模糊控制算法-上课讲义.ppt

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1、模糊控制算法-模糊数学并不是让数学变成模模糊糊的东西，而是用数学工具对模糊现象进行描述和分析。模糊数学是对经典数学的扩展，它在经典集合理论的基础上引入了“隶属函数”的概念，来描述事物对模糊概念的从属程度１、什么叫模糊控制？所谓模糊控制，就是对难以用已有规律描述的复杂系统，采用自然语言（如大、中、小）加以叙述，借助定性的、不精确的及模糊的条件语句来表达，模糊控制是一种基于语言的一种智能控制2、为什么采用模糊控制？传统的自动控制控制器的综合设计都要建立在被控对象准确的数学模型(即传递函数模型或状态空间模型)的基础上，但是在实际中，很多系统的影响因素很多，油气混合过程、缸内燃烧过程等)

2、，很难找出精确的数学模型。这种情况下，模糊控制的诞生就显得意义重大。因为模糊控制不用建立数学模型不需要预先知道过程精确的数学模型。要研制智能化的汽车，就离不开模糊控制技术如汽车空调：人体舒适度的模糊性和空调复杂系统3、模糊控制的特点1）无需知道被控对象的数学模型2）反映人类智慧思维的智能控制3）易被人们所接受4）构造容易5）鲁棒性好3、工作原理把由各种传感器测出的精确量转换成为适于模糊运算的模糊量,然后将这些量在模糊控制器中加以运算,最后再将运算结果中的模糊量转换为精确量,以便对各执行器进行具体的操作控制。在模糊控制中,存在着一个模糊量和精确量之间相互转化的问题模糊控制原理图s:

3、系统的设定值。x1,x2:模糊控制的输入(精确量)。X1,X2:模糊量化处理后的模糊量。U:经过模糊控制规则和近似推理后得出的模糊控制量。u:经模糊判决后得到的控制量(精确量)。y:对象的输出。也可以表示成工作步骤：输入量模糊化建立模糊规则进行模糊推理输出量反模糊3、模糊控制的特点①适用于不易获得精确数学模型的被控　　　对象，②是一种语言变量控制器③从属于智能控制的范畴。该系统尤其适于非线性，时变，滞后系统的控制④抗干扰能力强，响应速度快，并对系统参数的变化有较强的鲁棒性。二、模糊控制在汽车的应用方面1、ABS防抱死系统：工况的多变及轮胎的非线性2、汽车巡航系统：外界负荷的扰动、

4、汽车质量和传动系效率的不确定性、被控对象的强非线性3、汽车空调：人体舒适感的模糊性和空调复杂结构4、半主动悬架：系统参数不稳定性5、发动机三、在汽车空调上的应用对汽车空调系统的要求：★技术性能和控制性能优良，满足人体舒适性的要求；★节能自动控制的应用是达到这两方面要求的一个重要途径。经典控制理论：建立数学模型现代控制理论：状态方程空调器为典型的传质换热系统，结构和内部物理过程复杂，难以建立精确的数学模型。汽车空调由于工作条件多变，用传统的控制方法如:PID控制，难以获得较好的控制效果。对于环境干扰，鲁棒性好，能够抑制非线性因素对控制器的影响控制过程：1、根据温度传感器和湿度传感器

5、测定的温度湿度，以人体舒适感为基础，对车厢温度进行模糊修正2、根据设定温度和实测温度，用模糊控制原则推论控制输出3、根据室外温度、乘车满员率对控制输出进行热负荷模糊修正。4、根据车门启闭情况，对控制输出进行修正全空调型客车空调原理图1、外进风;2出风口;3蒸发器风机:4蒸发器芯;5热水器芯:6温度门:7、出风口:8车内进风模糊控制是基于语言的控制模糊语言集的组成：T（E）T（E）={负大，负中，负小，零，正小，正中，正大}用模糊语言变量E来描述偏差，或用符号表示负大NB（NegativeBig）、负中NM（NegativeMedium）、负小NS（NegativeSmall）、零

6、ZE（Zero）、正小PS（PositiveSmall）、正中PM（PositiveMedium），正大PB（PositiveBig），则：T（E）={NB，NM，NS，ZE，PS，PM，PB}建立隶属函数：各参数对相应子集的隶属函数分别由不同的函数族决定。参数的相应子集指该参数被人为地划分成的等级所构成的一组模糊集合。相应子集的多少，由控制精度决定。例如，参数“温差”的相应子集可以是“正大，正小，负小，负大”，也可以是“正大，正中，正小，负小，负中，负大”，后者比前者模糊子集多，因而控制精度更高（在其它条件相同的情况下）。温度偏差x的相应子集为：正大：u(ⅹ)=1-1/（1+0

7、.5X2）(X>0)正中：u(ⅹ)=1/（1+（x-2）2）(X>0)正小：u(ⅹ)=1/（1+(x-1)2）(X>0)正很小：u(ⅹ)=1/（1+0.5X2）(X>0)负很小：u(ⅹ)=1/（1+0.5X2）(X<0)负小：u(ⅹ)=1/（1+(x+1)2）(X<0)负中：u(ⅹ)=1/（1+(x+2)2）(X<0)负大：u(ⅹ)=1-1/（1+0.5X2）(X<0)1）根据专家经验2）根据熟练工人的经验3）建立控制对象的模糊模型温度偏差E的隶属函数温度变化率Eu的隶属函数控制