具有时空耦合特征的模糊逻辑控制系统及其应用

发布时间：2025-04-18 00:02

　　绝大多数工业生产过程为时空耦合系统,或分布参数系统,其明显的特征是系统的状态、控制、输出及参数等不仅随时间变化,而且还随空间变化。针对时空耦合系统,传统的基于被控对象精确数学模型的控制方法,需要复杂的控制理论,但实际系统往往存在参数不确定性、复杂非线性等情况,精确的数学模型难以获得,即使获得也很难实施有效控制。而智能模糊控制最大的优点是不依赖被控对象的精确数学模型并能达到令人满意的鲁棒控制效果。由于传统的模糊控制没有将空间信息考虑在内,所以它在本质上不具有处理时空耦合系统的能力。基于此,本文提出了具有时空耦合特征的模糊逻辑控制系统,它最主要的特色是在不增加传统模糊控制复杂度的情况下,只需增加数个传感器用于获得物理场的时空信息就可以实现时空处理机能,从而降低控制器的设计成本和工业生产的运行成本。最后的仿真和实验结果证明了本文提出的方法是有效的。 主要创新点包括以下几个方面： 1)建立了时空模糊逻辑系统 针对时空耦合系统的特点,结合type-2模糊系统,提出了时空模糊集、时空模糊关系及其运算法则,建立了较完善的时空模糊逻辑系统理论。将type-2模糊集的第二隶属度表征空间信...

【文章页数】：98 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 时空耦合系统的基本概念
    1.3 时空耦合系统的经典控制方法
        1.3.1 集中参数控制法
        1.3.2 分布参数控制法
    1.4 时空耦合系统的传统的模糊控制方法
        1.4.1 传统模糊控制器的发展
        1.4.2 传统模糊PID控制器及其整定方法
        1.4.3 传统模糊控制在时空耦合系统中的应用
    1.5 时空耦合系统的三维模糊控制法
        1.5.1 Type-2模糊系统
        1.5.2 三维模糊控制
    1.6 本文主要解决的问题及结构安排
        1.6.1 本文主要解决的问题
        1.6.2 本文结构安排
第二章 传统模糊逻辑控制器及其整定方法
    2.1 引言
    2.2 传统模糊逻辑控制器的饱和特性
        2.2.1 PID控制器和传统的模糊PID控制器
        2.2.2 模糊逻辑控制器的饱和特性
        2.2.3 增益分析
    2.3 基于内模控制的传统模糊PID控制器的整定
        2.3.1 内模控制原理
        2.3.2 参数设计
    2.4 稳定性分析
    2.5 仿真与实验
        2.5.1 仿真
        2.5.2 实验
    2.6 小结
第三章 具有时空耦合特征的模糊逻辑系统
    3.1 引言
    3.2 时空模糊集的定义与运算法则
        3.2.1 时空模糊集的定义
        3.2.2 时空模糊集运算
    3.3 时空模糊关系及其组合关系
        3.3.1 时空模糊拓展原理
        3.3.2 时空模糊关系定义
        3.3.3 相同序对积的时空模糊关系运算
        3.3.4 不同序对积的时空模糊关系运算
    3.4 时空模糊逻辑系统
        3.4.1 时空模糊化
        3.4.2 时空模糊推理
        3.4.3 输出处理
    3.5 小结
第四章 具有时空耦合特征的模糊逻辑控制器
    4.1 引言
    4.2 时空模糊逻辑控制器设计
    4.3 时空模糊逻辑控制器的解析模型
        4.3.1 时空模糊集与规则库设计
        4.3.2 规则库的解析模型
    4.4 稳定性设计
    4.5 仿真
    4.6 小结
第五章 具有时空耦合特征的模糊PID控制器及其整定方法
    5.1 引言
    5.2 融合空间特征的一阶加纯滞后模型
    5.3 时空模糊PID控制器及其整定
        5.3.1 时空模糊PID控制器
        5.3.2 参数整定的原理
        5.3.3 定理证明
        5.3.4 基于内模控制的时空模糊PID控制器整定
    5.4 多控制源分布参数系统的时空模糊PID控制器设计
        5.4.1 空间分解策略
    5.5 仿真与实验
        5.5.1 仿真
        5.5.2 实验
    5.6 小结
第六章 总结与展望
参考文献
致谢
攻读博士学位期间的主要学术成果



本文编号：4040198