【正文】 論 當(dāng)控制系統(tǒng)被控對象參數(shù)的時(shí)間常數(shù)改變，其他參數(shù)保持不變時(shí)， PID控制器的控制效果改變較小，模糊控制器失真嚴(yán)重， Smith預(yù)估模糊控制器的控制性能略有變化。不厭其煩地對我進(jìn)行指導(dǎo)。此系統(tǒng)能 很好的控制具有大時(shí)滯，且模 型不確定的溫控系統(tǒng)，克服了傳統(tǒng)控制器的一些缺點(diǎn)，不僅 具有良好的控制品質(zhì)和動(dòng)態(tài)適應(yīng)性，而且實(shí)現(xiàn)簡單，可靠性好，還 具有良好的實(shí)用性，因此能在各生產(chǎn)領(lǐng)域得到廣泛的推廣。 穩(wěn)定時(shí)間： 60S； 誤差： % （ 2）結(jié)論 載其 他參數(shù)都不變，只有延時(shí)增加時(shí)， PID控制系統(tǒng)極不穩(wěn)定，模糊控制器在控制過程中產(chǎn)生波動(dòng)，而 Smith預(yù)估控制器的性能基本無變化。,[2 3 4] 淮海工學(xué)院二 OO 六屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 22 頁 共 33 頁 [Rules] 1 0, 1 (1) : 1 2 2, 3 (1) : 1 3 0, 3 (1) : 1 4 2, 3 (1) : 1 5 0, 5 (1) : 1 2 1, 2 (1) : 1 2 3, 4 (1) : 1 4 1, 2 (1) : 1 4 3, 4 (1) : 1 PID 控制器 按偏差的比例、積分和微分進(jìn)行控制的調(diào)節(jié)器稱為 PID 調(diào)節(jié)器，是連續(xù)系統(tǒng)中技術(shù)成熟、應(yīng)用最為廣泛的一種調(diào)節(jié)器。,[ 0 ] MF4=39。,[4 3 2] MF2=39。:39。:39。,[ ] MF5=39。,[ ] MF3=39。 Range=[3 3] NumMFs=5 MF1=39。 ImpMethod=39。 5． 1． 3 模糊控制器 FIS 文件內(nèi)容 [System] Name=39。CFAST39。OK39。OFAST39。:39。gaussmf39。gaussmf39。gaussmf39。然后，存盤建立 FIS 型文件。如 下 圖所示 ， 積分環(huán)節(jié)直接對誤差的精確量積分，只要有偏差積分環(huán)節(jié)就起作用，直到積分飽和 。若輸出量的隸屬函數(shù)有很多個(gè)極值，則取這些極值的平均值為清晰值。這個(gè)系數(shù)的選擇采用普通模糊控制，輸入為誤差 E 和誤差變化率EC，輸出為 U。 量化因子 K K2 和比例因子 K3 對系統(tǒng)的靜、動(dòng)態(tài)性能有重要影響。 Smith 預(yù)估模糊控制器是在模糊控制的基礎(chǔ)上加個(gè)補(bǔ)償環(huán)節(jié)，用來消除時(shí)滯對系統(tǒng)的影響。 3． 3 存在的問題 實(shí)際存在的問題是：上 述兩種控制方案需要寫出被控對象的精確模型。預(yù)估補(bǔ)償 )(sGK 參數(shù)需嚴(yán)格按照實(shí)際過程的參數(shù)確定。 系統(tǒng)框圖亦可等效為下圖： R（ s） + E（ s） Y（ s） + + + 圖 33 等效 Smith原理框圖 3． 1． 1 實(shí)施 Smith 預(yù)估補(bǔ)償控 制時(shí)的注意事項(xiàng) （ 1） Smith 預(yù)估是基于過程模型已知的情況下進(jìn)行的，因此，實(shí)現(xiàn) Smith 預(yù)估補(bǔ)償必須已知?jiǎng)討B(tài)模型，即過程傳遞函數(shù)和時(shí)滯時(shí)間，而且模型與實(shí)際有足夠精確度。其閉環(huán)傳遞函數(shù)為 ssesGpsGc esGpsGcsG ?????? ）（）（ ）（）（）（ 1 由于特征方程中含有 se?? 項(xiàng)，這對控制系統(tǒng)穩(wěn)定性極其不利，若 ? 很大，系統(tǒng)就很難穩(wěn)定。 2． 3 模糊條件句與模糊控制規(guī)則 模糊控制中，通過用一組語言描述的規(guī)則來表示專家的知識(shí)，專家知識(shí)通常具有如下的形式： IF（滿足一組條件） THEN（可以推出一組結(jié)論） 在 IFTHEN規(guī)則中的 前提和結(jié)論均是模糊的概念。另一方面，模糊理論有表現(xiàn)出許多先天的不嚴(yán)謹(jǐn)性，不確定性和其它局限性，導(dǎo)致模糊控制理論的不成熟。他依賴知識(shí)模型，把人類社會(huì)數(shù)以千萬計(jì)的技術(shù)和非技術(shù)的人為行為和經(jīng)驗(yàn)，歸納為若干系統(tǒng)化的規(guī)則（或規(guī)律），實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)的“擬人智能”控制。 作為一種新興的控制理論，模糊控制基本拋棄了對精確數(shù)學(xué) 模型的依賴性，它利用被控過程的動(dòng)態(tài)信息，依據(jù)模糊規(guī)則進(jìn)行推理，獲得何時(shí)的控制量，因而具有較強(qiáng)的魯棒Smith 預(yù)估控制結(jié)合，因而具有更佳的控制效果。 一般溫控系統(tǒng)為大滯后系統(tǒng)，被控對象的參數(shù)變化大，影響因素甚多、為建模動(dòng)態(tài)因素顯著，非線形嚴(yán)重，很難建立精確的模型。 Smith 預(yù)估模糊控制能夠?qū)σ恍┓蔷€性的、無對象模型的系統(tǒng)進(jìn)行控制，它不倚賴于被空對象自身的數(shù)學(xué)和物理特征，彌補(bǔ)了目前廣泛應(yīng)用的史密斯預(yù)估補(bǔ)償控制方法和大林算法的不足，具有良好的控制品質(zhì)和動(dòng)態(tài)適應(yīng)性，而且實(shí)現(xiàn)簡單，可靠性好。 關(guān)鍵詞： Smith 模糊預(yù)估控制 模糊控制 Smith 預(yù)估器 溫度控制器 延時(shí) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）外文摘要 The design and simulation based on Smith FuzzyPrediction Control Abstract: As for the quality of delay and timevarying of controlled object widely exists in most industrial systems， because the process lack of precise model or variable time parameter, traditional Smith predictor is difficult to acquire satisfactory control purpose .This paper set an new method， which applies the theory of fuzzy into Smith prediction control system . Smith predictor fuzzy control can control some nonlinear or system lacking of object model .The method is independent of the mathematic and physical character, redeems the defect of conventional Smith prediction control and Dahlin algorithm widely exploited at present and has an excellent performance and wonderfully dynamic adaptability .It’s not only easy to realize, but also has good dependability . This paper designed a temperature control through this method , making the control of a temperature system e true . The results of simulation experiments prove that this project is correct, feasible and practicable. Keywords: Smith FuzzyPrediction Control。它的基本思想是按過程特性設(shè)計(jì)出一種模型加人到反饋控制系統(tǒng)中，以補(bǔ)償過程的動(dòng)態(tài)特性 ，然后由預(yù)估器進(jìn)行補(bǔ)償，力圖使滯后了τ被控量超前反映到控制器，使控制器提前動(dòng)作，從而明顯地減少超調(diào)量，加速調(diào)節(jié)過程。但是單片機(jī)也有局限性，擴(kuò)展性和通用性不強(qiáng)，而且控制策略實(shí)現(xiàn)和改變也較復(fù)雜。凡是可用手動(dòng)方式控制的系統(tǒng)，一般都可通過模糊控制方法設(shè)計(jì)出由計(jì)算機(jī)執(zhí)行的模糊控制器。 （ 2）知識(shí)庫 知識(shí)庫中包含了具體應(yīng) 用領(lǐng)域中的知識(shí)和要求的控制目標(biāo)。 （ 3）有利于對模糊控制器穩(wěn)定性、魯棒性等問題進(jìn)行分析?？刂葡到y(tǒng)的原理框如圖 32所示。由于工況變化，引起實(shí)際過程的時(shí)滯變化或時(shí)間常數(shù)、增益等變化， Smith 預(yù)估補(bǔ)償?shù)男Ч麜?huì)變差。在工業(yè)過程中，大部分被控對象都為 ]具有純滯后特征的一階或二階慣性環(huán)節(jié)。本文中采用 Smith 預(yù)估補(bǔ)償原理。Ec 的模糊集合語言值都分 3 檔 ,表示為 {negative， z， positive}，即 {誤差變化率為負(fù)，零，正 }。K2 增大，將增加系統(tǒng)穩(wěn)定性，但 K2 過大將導(dǎo)致系統(tǒng)的過渡過程時(shí)間變長，而 K2 過小可能考之過大的超調(diào)和振蕩 。 高斯型函數(shù)具有很好的光滑性及對稱性，圖形沒有零點(diǎn)而且具有比較清晰的物理意義，能很好地描述和逼近隸屬度函數(shù)。對于論域?yàn)殡x散的情況有 ??????niicniicizzzzdfz110）（）（）（’‘?? 這里選用加權(quán)平均法。 結(jié)構(gòu)如下： R（ s） + E（ s） E U Y Ec Ec 圖 43 復(fù)合模糊控制結(jié)構(gòu)圖 4． 3． 2 模糊控制器和 PI 控制器切換控制 由于模糊控制的 控制作用比較粗糙，使得系統(tǒng)的控制精度較低。 模糊控制器 5． 1． 1 模糊控制器設(shè)計(jì)過程 （ 1）在 MATLAB 命令窗口中輸入 fuzzy，便可打開模糊推理系統(tǒng)編輯器（ FIS Editor），如圖 Smith 預(yù)估器 被控對象 模糊控制器 PI控制器 淮海工學(xué)院二 OO 六屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）