【正文】 我 還 要深深的感謝在 學校 學習 的 四年 過程中給予我?guī)椭睦蠋焸儯麄儑乐數闹螌W態(tài)度和廣博的知識將每時每刻激勵著我前進， 同時我還要感謝同學、親人和朋友們對我的支持與幫助，使我能夠克服課題中退到的問題，順利完成論文。這 兩個多月的時間里，在學習上、 課題 研究中 的各個方面 ，得到了 白 老師無微不至的關懷和幫助。 提高控制系統的智能化，最優(yōu)化是今后 模糊 控制的目標， 這樣可以進一步提高系統的控制效果，更加完善 模糊 控制器。 模糊控制針對復雜的，非線性 的， 時變的 ， 多變量的系統是一種很好的控制方法。通過將模糊控制 基于電阻爐 的溫度控制 的仿真實驗 ，取得了滿意的控制效果。 圖 29 在系統參數保持不變的的情況下， eK =， cK =， uK =， iK =， 改變被控對象的模型，再次仿真。現在就可以進行系統的仿真。將模糊推理系統仿真界面中建立的模糊系統 FLC 打開。 圖 建立仿真系統 以下示建立該系統模糊邏輯所用的模塊庫 Simulink， Simulink Extras 和 Fuzzy Logic Toolbox，圖 所示 26 圖 27 將所需要的模塊拖到仿真模型編輯主窗口中，連接端口，形成如圖 所示的系統仿真連接圖。 其規(guī)則格式為 If e is NB and ec is NB Then Output is PB 22 圖 （ 5）利用編輯器窗口的 “ Veiw→ Rules”和“ View→ Surface”菜單命令，可得到該模糊推理系統的模糊規(guī)則（如圖 ） 和系統的輸入輸出特性曲面（如圖 ）。將兩個輸入語言變量和一個輸出語言變量的隸屬函數曲線設置為圖 ， ， 所示。 圖 （ 2）利用模糊推理編輯器中的“ Edit→ Add Variable? Input”菜單命令，添加一個輸入語言變量，并將兩個輸入語言變量的名稱（ name）分別定義為 e 和 ec。 4= 125 ℃ /V,由于階躍響應無滯后 ，仿真系統可以粗略的寫為 1112125)( ?? ssG 2. 欠阻尼響應 在控制系工程實踐中，二階系統極為常見，并且許多高階系統的運動特性在一定條件下可以用二階系統的運動特性來表征。與前者相比，顯然這種方法更形象、簡便。工具箱提供了生成和編輯模糊推理系統（ FIS）常用的工具函數，如 newfis， addmf,addrule等。因此初步選定 iK = 控制規(guī)則表 該系統控制規(guī)則表如下所示 表 模糊控制規(guī)則表 U E 輸入變量偏差變化?e 6 5 4 3 2 1 0 +1 +2 +3 +4 +5 +6 6 6 6 6 6 6 6 6 5 4 3 2 1 0 5 6 6 6 5 5 5 4 3 2 1 0 1 4 6 6 6 5 4 4 4 3 2 1 0 1 2 U eE 15 3 6 5 4 3 2 1 0 1 2 2 6 5 4 4 4 3 2 1 0 0 0 1 2 1 5 4 3 3 3 2 1 0 1 1 1 2 1 0 4 3 2 2 2 1 0 1 2 2 2 3 4 +1 3 2 1 1 1 0 1 2 3 3 3 4 5 +2 2 1 0 0 0 1 2 3 4 4 4 5 6 +3 1 0 1 2 3 4 5 6 +4 0 0 0 1 2 3 4 4 4 5 6 6 6 +5 0 1 2 3 4 5 5 5 6 6 6 +6 0 1 2 3 4 5 6 6 6 6 6 6 6 4 MATLAB 仿真 SIMULINK工具箱和模糊邏輯工具箱 SIMULINK 工具 箱是 MATLAB 軟件的擴展，主要用于動態(tài)系統的仿真?？刂屏?)(1tu 的論域為 [0,5]V，最大值為 5V。因此要用一個階越響應試驗來分析。 表 模糊控制規(guī)則表 E、 Ec E Ec NB NM NS 0 PS PM PB NB PB PB PB PB PB 0 0 NM PB PB PB PB PM 0 0 NS PM PM PM PM 0 NS NS 0 PM PM PS 0 NS NM NM PS PS PS 0 NM NM NM NM PM 0 0 NM NB NB NB NB PB 0 0 NM NB NB NB NB 13 2. 偏差 )(te 的論域及增益系數 eK 值的選擇 對于模糊控制器來說 ，根據專家的經驗， 輸入變量的論域，如果認為系統偏差)(te = )(tr )(tc 的值大于等于 20℃，就應該時語言值的最大值“ PB”； )(te 的值小于等于 20℃ 就是“ NB”。 （ 5） 測量裝置 它是將被控對象或各種過程的控制量轉換為電信號（模擬的或數字的）的一類裝置。對于那些難以建立精確數學模型的復雜對象，更適宜采用模糊控制。 圖 11 3 模糊控制系統概述 模糊控制系統 模糊控制有較強的適應對象參數變化的能力，與傳統控制方法相比，模糊控制的主要優(yōu)點在于在設計系統時不需要建立被控對象的精確數學模型，而只需要已有的相關知識和經驗即可。 對式 兩邊取 Z 變換 )()()()( 111 zEKKzUKzUzzU ieu ???? ? )(1zU = )(1 1)(1 1 11 zEKKzzUKz ieu ?? ???? ( ) 在 Z 域中，111??z具有累加和的性質相當于連續(xù)域中的積分。系統采用二維模糊控制器與積分算法 10 相結合的形式實現模糊 PID控制器。當控制信號 u(t)=5V時，爐膛溫度最高可達到 625℃，如圖 所示。 9 2 電阻爐溫度控制系統的 結構與設計 控制系統性能指標 以電阻爐為被控對象。 本次課題的 整體結構 本文共分為四章，概括內容如下： 第一章緒論部分，介紹模糊控制及電阻爐控制系統的國內外技術水平現狀，闡述了課題研究的實際意義，本文的主要工作和整體結構。 模糊控制是領先將 模糊理論實用化的一個領域，其控制方法在于充分發(fā)揮人們的操作表現、信息 和 行動等模糊的優(yōu)點，進行靈活控制。 模糊控制的優(yōu)點是能夠得到較好的動態(tài)響應特性 ， 并且無需知道被控對象的數學模型 ， 適應性強 ， 魯棒性好。傳統控制方法在執(zhí)行控制時，往往需要取得對象的數學模型，而在實際中，很多被控對象的數學模型是難于求取或者無法求取的，特別是那些時變的、非線性的復雜系統，往往根本無法取得精確的數學模型。當前，電阻爐溫度控制的主要問題是：由于電阻爐是一個特性參數隨爐溫變化而變化的被控對象，爐溫控制具有升溫單向性、大慣性、大滯后 和 時變性的特點。之后，爐子處于保溫狀態(tài)，以使碳、氮等化學元素能均勻滲入工件內部。 當然，模糊理論并不能解決所有問題，但是只要不回避現實中不確 定事物并加以認真對待，就有可能大大提高在不確定 (模糊 )環(huán)境中進行智慧思考與決策的人及機器的能力 [5]。 模糊控制系統研究計劃如下表 。 ② 由于復雜模糊規(guī)則的相互作用，使得到的合成推算法具有相當程度的非線性性能，致使模糊控制效果不夠理想 。 模糊控制 傳統控制 啟發(fā)式規(guī)則和人類經驗，控制器是為規(guī)則和人類經驗面設計的。如表 示。 模糊控制充分顯示了在大規(guī)模系統 、多目標系統、非線性系統以及無適當傳感器可檢測的系統中的良好應用效果 。 1980年，丹麥的 程控制，并且和 1982年研制成功的 NO分析器配套使用，使模糊程度大、熟練操作人員的專家知識和參與起重要作用的水泥生產過程自動化，在采用模糊控制器后獲得了滿意的控制性能和強的魯棒性，這是采用經典控制和現代控制理論所難以 達 到的 。 1975年英國的 統應用于工業(yè)反應過程的溫度控制中 ； 1976年荷蘭學者 和 ； 1977年月 丹麥 學者 利用模糊控制器對 2輸入和 2輸出的熱變換過程進行控制 ； 同時，英國學者 于 1976年用模糊控制對壓力容器內部的壓力和液面進行控制，以及他隨后發(fā)表的多篇文章，對模糊控制的應用和發(fā)展起了積極的作用 。 這種描述的模糊性對問題的求解并非有害，卻能高效率地對復雜事物作出正確無誤的判斷處理，因此模糊控制理論的研究和應用在現代自動控制領域中有著重要的地位和意義 [3]。 60年代以來，自動控制系統被控對象的復雜化，它不僅表現在控制系統具有多輸入 多輸出的強 耦合 性、參數時變性和嚴重的非線性特性，更突出的是從系統對象所能獲得的知識信息量相對地減少，以及與此相反地對控制系統的要求卻越來越高 。 實際上，模糊控制是以一種與傳統精確數學完全不同的數學 —— 模糊數學為基礎理論建立起來的 ?？刂埔?guī)則往往是由 對被控過程十分熟悉的專門人員給出的，所以模糊控制在本質上來說是一種專家控制。模糊邏輯應用 最廣泛 且 最有效 的領域就是模糊控制。 模糊邏輯是從人的思維外特性，既語言和對世界認識的概念上去研究人的智能，模糊控制是從被控制對象的外特性出發(fā)，用語言 (模糊邏輯規(guī)則 )對被控制對象進行建模和控制的方法。 與傳統控制方法相比，具有三大優(yōu)點 [1]: ① 可以從行為上模擬人的模糊推理和決策過程 ； ② 不需要對象的數學模型即可以實現較好的控制 ； ③ 可以實現非線性控制。 模糊控制的基本思想是用機器去模擬人對系統的控制 ， 即在被控對象的模糊模型的基礎上運用模糊控制器近似推理等手段 ， 實現系統控制的一種方法。模糊理論 主要 包括模糊集合理論、模糊邏輯、模糊推理、模糊決策和模糊控制等方面的內容，模糊理論最成功的應用領域是模糊控制。并在 MATLAB中的模糊邏輯工具箱和 Simulink基礎上，對模糊控制進行仿真實驗 ， 仿真結果顯示其具有一定的優(yōu)越性。 把模糊理論應用到溫度控制系統中，設計模糊控制器對電阻爐爐溫進行控制。