計(jì)算機(jī)智能控制第2講模糊數(shù)學(xué)的基本概念-資料下載頁
2025-05-02 03:44本頁面
【正文】 規(guī)則決定的模糊關(guān)系 。 (3)輸出信息的模糊判決 ,并完成由模糊量到精確量的轉(zhuǎn)化 三、汽車雨刮器模糊控制系統(tǒng) 控制問題 當(dāng) PICl6F873的 RA0口檢測到紅外線雨滴傳感器的信號(hào)時(shí)，即有雨滴落在風(fēng)擋玻璃上，兩個(gè)雨刮就分別左右擺動(dòng)，當(dāng)小雨時(shí)，雨刮器工作在低速擋，當(dāng)大雨時(shí)，雨刮器工作在高速擋。由于生產(chǎn)工藝的問題，兩個(gè)雨刮電機(jī)的轉(zhuǎn)速不可能完全一樣，就會(huì)存在兩個(gè)雨刮電機(jī)擺動(dòng)不同步的問題 。 控制原理 用電機(jī)的復(fù)位信號(hào)來檢測兩個(gè)雨刮運(yùn)動(dòng)的快慢，哪個(gè)雨刮先到復(fù)位位置，說明它快，通過單片機(jī)的 PWM口 (RCl和 RC2)，對(duì)快的進(jìn)行斬波。雨刮每運(yùn)行一個(gè)周期比較一次，哪個(gè)先到復(fù)位位置就對(duì)哪個(gè)斬波，直到兩個(gè)雨刮無論在低速狀態(tài)還是高速狀態(tài)，都達(dá)到同步擺動(dòng) ?。 雨刮器不工作時(shí)，兩個(gè)雨刮都停在風(fēng)擋玻璃的中間，即雨刮電機(jī)復(fù)位位置 。 雙雨刮電機(jī) 模糊控制原理 模糊自整定 PID控制器輸出 調(diào)整 PWM信號(hào)的占空比 ， 使兩個(gè)雨刮同步擺動(dòng) 。 控制 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖： PID 控制 器三個(gè)環(huán)節(jié)的作用 ? 比例環(huán)節(jié) P— 根據(jù)偏差量成比例的調(diào)節(jié)系統(tǒng)控制量 ,以此產(chǎn)生控制作用 ,減少偏差。 通過 KP參數(shù)調(diào)節(jié)。 ? 積分環(huán)節(jié) I— 用于消除靜差 ,提高系統(tǒng)的無差度。積分作用的強(qiáng)弱取決于積分時(shí)間常數(shù) TI 的大小 , TI 越小 ,積分作用越強(qiáng)。注意 :積分作用過強(qiáng) ,可能引起系統(tǒng)的不穩(wěn) 定 。 通過 KI參數(shù)調(diào)節(jié)。 ? 微分環(huán)節(jié) D— 根據(jù)偏差量的變化趨勢調(diào)節(jié)系統(tǒng)控制量 ,在偏差信號(hào)發(fā)生較大的變化以前 ,提前引入一個(gè)早期的校正信號(hào) ,取到加快系統(tǒng)動(dòng)作速度 ,減少調(diào)節(jié)時(shí)間的作用。需要注意的是微分作用過強(qiáng) ,可能引起系統(tǒng)的振蕩。 通過 KD參數(shù)調(diào)節(jié)。 模糊 PID 控制 器 設(shè)計(jì) 模糊 PID 控制 器 找出 PID 的三個(gè)參數(shù) KP、 KI、 KD與誤差 e 和誤差變化率 ec之間的模糊關(guān)系 ,在運(yùn)行中不斷檢測 e 和 ec ,根據(jù)確定的模糊控制規(guī)則來對(duì)三個(gè)參數(shù)進(jìn)行在線調(diào)整 ,滿足不同 e 和 ec時(shí)對(duì)三個(gè)參數(shù)的不同要求。 那么， 不同的偏差 e 和偏差變化率 ec對(duì) PID 控制器的參數(shù) kp 、 ki 和 kd 有 什么 不同要求 呢？通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)存在一定的 模糊關(guān)系 。不失一般性，以典型二階系統(tǒng)單位階 躍響應(yīng)的誤差曲線為例進(jìn)行分析 。 ?從誤差曲線看出 : (a) 當(dāng)誤差 | e| 較大時(shí) ,說明誤差的絕對(duì)值較大 ,不論誤差的變化趨勢如何 ,都應(yīng)該考慮控制器的 kp 取較大值 ,以提高響應(yīng)的快速性 。而為防止因?yàn)?| ec | 瞬時(shí)過大 , kd 應(yīng)該取較小的值 。為控制超調(diào) , ki 也應(yīng)該取值很小。 (b) 當(dāng)誤差 | e| 在中等大小時(shí) ,為保證系統(tǒng)的相應(yīng)速度并控制超調(diào) ,應(yīng)減小 kp , ki 值應(yīng)增大 , kd 應(yīng)適中。 (c) 當(dāng)誤差 | e| 較小時(shí) ,為保證系統(tǒng)具有良好的穩(wěn)態(tài)特性 ,應(yīng)加大 kp 、 ki 的取值 ,同時(shí)為避免產(chǎn)生振蕩 , kd 取值應(yīng)該和 | ec| 聯(lián)系起來。 文獻(xiàn) [1]設(shè)定的 KP、 KI、 KD模糊 整定規(guī)則 模糊 PID 控制根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行的不同狀態(tài) ,考慮 kp 、kd 、 ki三者的關(guān)聯(lián) ,根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)模糊整定這三個(gè)參數(shù) , 選擇輸入語言變量為誤差 e 和偏差變化率 ec , 語言變量值取 {NB , NM , NS , O , PS , PM , PB }七個(gè)模糊值 。選擇輸出語言變量為 △kp 、△ kd 、△ ki , 語言變量值也取 {NB , NM , NS , O , PS , PM , PB }七個(gè)模糊值 , 建立△ kp 、△kd 、△ ki的模糊規(guī)則表 [1]如下表 表 表 3。 文獻(xiàn) [1]模糊 PID 控制及其 MATLAB 仿真 [J]，現(xiàn)代機(jī)械， 2022 年第 4 期： 5155 根據(jù)模糊規(guī)則表 , 可以對(duì) kp 、 ki 、 kd 進(jìn)行動(dòng)態(tài)整定 , 設(shè) k′p 、 k′i 、 k′d為采用常規(guī)整定方法得到的 kp 、 ki 、 kd 的預(yù)整定值 ,選擇適當(dāng)?shù)哪：腿ツ：椒?,則模糊 PID 參數(shù) : kp = k′p + △kp ki = k′i + △ki kd = k′d + △kd 文獻(xiàn) [2]設(shè)定的 的 KP、 KI、 KD模糊 整定規(guī)則 模糊 PID控制器的 KP、 KI、 KD三個(gè)參數(shù)自整定三原 \ 則： |E|誤差較大時(shí)，應(yīng)取較大的 KP、較小的 KD，且KI=0。 同時(shí)， EC |E|誤差適中時(shí)，應(yīng)取較小的 KP、較小的 KD，適中的 KI。 3. 當(dāng) |E|誤差較小時(shí)，應(yīng)取較小的 KP、較小的 KD，較大的 KI。 文獻(xiàn) [2]：基于模糊 PID控制器的汽車雨刮系統(tǒng)的研究 [J]，制造業(yè)自動(dòng)化， 2022 年第 32卷第 2 期： 179180，轉(zhuǎn) 188 KP、 KI、 KD自整定 規(guī)則表 課外作業(yè)題（ 2022930） 1. 比較分析文獻(xiàn) [1]和 [2]，你認(rèn)為哪個(gè)文獻(xiàn)寫的 模糊 規(guī)則表是正確的？ 2. 模糊 規(guī)則表是用 {NB , NM , NS , O , PS , PM , PB }七個(gè)模糊值 來表示的，但在計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)值要用數(shù)值表示，請(qǐng)你將 表 表 表 3修改成數(shù)值表示形式 。 simulink仿真波形 取 二階對(duì)象 作為 雨刮 電機(jī) 模型 ，使用與 MATLAB具有交互編程功能的 Simulink軟件包，仿真結(jié)果如下圖所示。 復(fù)習(xí)思考題 ? 2. 工程上，一個(gè)模糊變量的論域一般寫寫成幾段式？ 參考書籍 ?智能控制理論與技術(shù)（第 2版）作者：孫增圻等 清華大學(xué)出版社， 2022， 9。 ?本書系統(tǒng)地介紹了模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、專家控制、學(xué)習(xí)控制、分層遞階控制及智能優(yōu)化方法等內(nèi)容 ,每部分既自成體系，又互相聯(lián)系 ,它們共同構(gòu)成了智能控制理論和技術(shù)的主要內(nèi)容。本書取材新穎，內(nèi)容豐富，彌補(bǔ)了當(dāng)前智能控制缺乏系統(tǒng)性資料的不足。 本書可作為信息、自動(dòng)化及計(jì)算機(jī)應(yīng)用等專業(yè)的本科生及研究生的教材及參考書，也可供有關(guān)教師和科技工作者學(xué)習(xí)參考。
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