【正文】 隨著 的減小，不斷e安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書共 39 頁 第 28 頁┊┊┊┊┊┊┊。系統(tǒng)的阻尼比 為:tk ? （50/2tnk????1）??Gs1KT? s?tkd / d tekec歸一模糊量化F u z z y控制規(guī)則模糊判決ukECUR ye 測速發(fā)電機(jī)F u z z y c o n t o r l l e r圖 52 模糊變阻尼控制二階系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 模糊控制器在系統(tǒng)輸出響應(yīng)的各個階段，根據(jù)偏差及偏差變化率，采用模糊邏輯推理方法輸出 ，使系統(tǒng)的阻尼比 按期望的規(guī)律在線調(diào)整。 模糊變阻尼控制器設(shè)計(jì)模糊變阻尼控制二階系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖 52。在實(shí)際的控制系統(tǒng)中，往往并不是將求解模糊控制量的關(guān)系矩陣存儲于計(jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)實(shí)時計(jì)算控制量 U，而是離線計(jì)算出相對于直積 上每一點(diǎn)的控制量，ec?列成表格形式，稱為“模糊控制查詢表” ，然后將其存入計(jì)算機(jī)，供在線查詢控制。3. 模糊判決(去模糊化)實(shí)際控對象只能接受精確的控制量，因而需要將模糊控制量 U 轉(zhuǎn)換成精確控制量 U。2. 模糊推理所謂“模糊推理， ，就是根據(jù)模糊輸入量(E 及 EC)，借助模糊控制規(guī)則求解模糊關(guān)系方程，獲得模糊控制量 U 的過程。然而系統(tǒng)的輸出信號(與設(shè)定值比較)經(jīng)采樣后得到的是精確量 及 ，因此，需對其進(jìn)行模糊化處理。 模糊化模糊推理模糊判決被控過程d / d tRECUec uy模糊控制器圖 51 模糊控制系統(tǒng)方框圖模糊控制器由模糊化、模糊推理和模糊判決(去模糊徹三部分組成。根據(jù)對系統(tǒng)偏差( )，偏差變化率e( )，偏差二階變化率( )的考慮，模糊控制器的結(jié)構(gòu)有一維、二維、三維之分。在模糊控制器的虛線框內(nèi)，小寫字母表示精確信號，大寫字母表示模糊量。(3) 用模糊算法來刻劃復(fù)雜關(guān)系。它的主要特點(diǎn)表現(xiàn)在:(l) 用語言變量代替數(shù)學(xué)變量或兩者結(jié)合應(yīng)用。模糊控制的特點(diǎn)是以人對被控系統(tǒng)的控制經(jīng)驗(yàn)為依據(jù)，不需被控對象的數(shù)學(xué)模型就能執(zhí)行有效的控制，并具有良好的魯棒性和適應(yīng)性。1974 年，倫敦大學(xué)的 教授創(chuàng)立了基于模糊語言描述控制規(guī)則的模糊控制器，并將其成功地應(yīng)用于工業(yè)過程控制。 模糊控制基本原理模糊邏輯控制(Fuzzy Logic Control)簡稱模糊控制(Fuzzy Control)，是以模糊集合論、模糊語言變量和模糊邏輯推理為基礎(chǔ)的一種計(jì)算機(jī)數(shù)字控制技術(shù)。第 5 章 模糊變阻尼控制第 3 章介紹的變阻尼技術(shù)中，變阻尼規(guī)律完全依賴于被控對象的參數(shù)(數(shù)學(xué)模型)，安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書共 39 頁 第 26 頁┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊當(dāng)被控對象的參數(shù)發(fā)生時變時，將嚴(yán)重影響系統(tǒng)的動態(tài)性能，甚至產(chǎn)生較大的超調(diào)。在此基礎(chǔ)提出了變阻尼抗ec干擾措施，并與無干擾措施下抗干擾性能進(jìn)行了比較。抗干擾in?取 = 小結(jié)本章首先分析了一般系統(tǒng)在脈沖干擾作用下， 與 的變化規(guī)律與輸出之間的ec關(guān)系。由仿真結(jié)果可知，將二個措施綜合應(yīng)用的系統(tǒng)，由干擾引起的最大偏差大大減安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書共 39 頁 第 25 頁┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊小，ITAE 指標(biāo)增量值也大大減小，系統(tǒng)的動態(tài)性能和抗干擾性能同時得到提高。??曲 3 為將變阻尼改善動態(tài)性能與變阻尼抗干擾二個措施綜合應(yīng)用的系統(tǒng)仿真曲線。二種措施綜合應(yīng)用的仿真結(jié)果見圖 46，被控對象的傳遞函數(shù)為 ，曲線 1 為固定阻尼比(??24/Gss??)時系統(tǒng)仿真曲線 。仿max?真結(jié)果充分說明變阻尼抗干擾措施是有效的。曲線 2 為采用上述變阻尼抗干擾措施后系統(tǒng)仿真曲線(阻尼比極大安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書共 39 頁 第 24 頁┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊取 )，干擾造成的最大偏差僅為 。干擾脈沖(見圖 45 中曲線 3)幅值為 ，脈??24/Gss??寬為 。圖 45 所示為采用變阻尼抗干擾措施后系統(tǒng)仿真曲線。若為異號，則保持原來在穩(wěn)態(tài)過程中的阻尼比。 為回復(fù)穩(wěn)態(tài)值階段，其特征為 與 異號。該系統(tǒng)阻尼比 ，屬欠阻尼型二階系????安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書共 39 頁 第 23 頁┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊統(tǒng)，其階躍響應(yīng)過程中出現(xiàn)超調(diào)。下面分析超調(diào)過程中偏差 及偏差e變化率 的變化規(guī)律。二是回復(fù)穩(wěn)態(tài)值過程，其特征為: 與 異號。 時間段為系統(tǒng)輸出回復(fù)穩(wěn)態(tài)值過程，其特征是: ?0e56t， 。 時間段為系統(tǒng)輸出回復(fù)穩(wěn)態(tài)值過程，其特征是 : ，0e?c23t: e?。對圖 42 所eec安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書共 39 頁 第 21 頁┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊示單位負(fù)反饋系統(tǒng)施以干擾信號，設(shè)被控對象的傳遞函數(shù)為 ,干???21/??擾信號 、系統(tǒng)輸出 、偏差 及偏差變化率 分別見圖 43 (a)(b)(c)。變阻尼抗干擾控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)見圖 41。因此，變阻尼控制系統(tǒng)必須考慮抗干擾問題。安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書共 39 頁 第 20 頁┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊第 4 章 變阻尼控制改善二階系統(tǒng)的抗干擾性能在工程實(shí)際中，任何控制系統(tǒng)都可能受到各種各樣的干擾，抗干擾性能是系統(tǒng)的一個重要性能。本章分別介紹了線性變阻尼控制技術(shù)、分段線性變阻尼控制技術(shù)和非線性變阻尼控制技術(shù)，并且介紹了兩種求慘公式。本章由測速反饋控制引出變阻尼控制，分析比較了幾種變阻尼控制的特點(diǎn)，并用 MTALAB 進(jìn)行了仿真分析。圖 37 中曲線 2 為采用式(316)的線性變阻尼系統(tǒng)?仿真結(jié)果， 取 2， 取1，仿真后 ITAE 指標(biāo) =，阻尼比 變化曲線maxin J?見圖 38 中曲線 ：在參數(shù)選擇合理?xiàng)l件下，平方關(guān)系型非線性變阻尼比線性變阻尼具有更佳的改善系統(tǒng)動態(tài)特性的效果。被控對象傳遞函數(shù)為 ， ， 。在接近穩(wěn)態(tài)值時，阻尼比變化速率較小，不易出現(xiàn)超調(diào)。0nk?根據(jù)式(36)和式(315)可得對應(yīng)的 變化規(guī)律如下：t (320)???2maxamin02/tnket?????? ??? ?其中 一般取 ， 取 。0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1001t y12圖 36 分段線性變阻尼與一般線性性變阻尼比較仿真 非線性變阻尼控制技術(shù)分段線性變阻尼控制技術(shù)已經(jīng)很好的改善了二階系統(tǒng)的動態(tài)性能，但是在一些安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書共 39 頁 第 18 頁┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊尖端科技領(lǐng)域，對系統(tǒng)的動態(tài)要求較高，所以需要一種更好的控制方法來改善二階系統(tǒng)的動態(tài)性能，因此人們提出了非線性變阻尼控制技術(shù)。曲線 2 為采用式(312)?尼控制仿真曲線，取 ， ，仿真后 ITAE 指標(biāo) =。在接近穩(wěn)態(tài)時 具有? e?較大的阻尼比 ，且 變化的速率小，有利于防止超調(diào)。下面為二段式n安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書共 39 頁 第 17 頁┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊線性變阻尼控制算法: (317)??012/nketR?????????0et??取 ， 一般取 。在上述線性變阻尼控制中， 在整個動態(tài)過程中保持不變，很難使系統(tǒng)獲得nk較好的快速性與穩(wěn)定性。nk0圖 35 為圖 34 中系統(tǒng)阻尼比 變化曲線，其中曲線 1 為圖 34 中曲線 1 的阻尼比變化規(guī)律曲線，曲線 2 為圖 34 中曲線 2 的阻尼比變化規(guī)律曲線。曲線 2 為采用式(316)仿真結(jié)果， 取 2， 取1，仿真后 ITAE 指J max?in標(biāo) = 3 為采用固定阻尼比 仿真結(jié)果，ITAE 指標(biāo) =。max?:i :圖 34 為線性變阻尼控制仿真曲線，被控對象的傳遞函數(shù)為 ，??24Gs??， ，為了方便取 。對于第二種方法，可以采用另一種 、 選擇方法。若取 ，對于不?0,nk04nk?同的 ，通過仿真，得到 與 之間的關(guān)系：nnk? ( , ) (313)?? nk???04n?15n?參考式(36)和式(312)可知 按下述關(guān)系式變化：t (314)????04/t nnkketR???????但是，上述選擇公式是在一定的 、 、 值下尋優(yōu)獲得的，由于實(shí)際系統(tǒng)0??0的 、 范圍很大，因此不具備普適性。第二種線性變阻尼控制方法： (312)??0/nketR???其中 ， 為于零的常數(shù)且 。這時系統(tǒng)輸出以無阻尼的速02/tnk??0??度快速增加隨著 的減小， 與 逐漸增加，使系統(tǒng)輸出的增長速度放慢以防止??etk超調(diào)過大。mk mkn?安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書共 39 頁 第 15 頁┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊ (39)????min0JMtedt??? （3?????15n??10）參考式(36)和式(38)可知， 按下述規(guī)律變化：t (311)??0/tmnnketR????????從式(38)和式(311)可知，在系統(tǒng)的整個瞬態(tài)響應(yīng)過程中， 值不斷地改變，tk有時取負(fù)值，使系統(tǒng)的阻尼比落在 內(nèi)。在保證系統(tǒng)最大超調(diào)量R的條件下，對某一 ，用下述 性能指標(biāo)對式(38)式中的 進(jìn)行尋優(yōu)，2%??n?IAETmk可得到 優(yōu)化值?，F(xiàn)有的線性變阻尼方法有兩種，其中第一種比較保守。?0min0a/2,/2???????為了提高系統(tǒng)響應(yīng)速度，在系統(tǒng)輸出響應(yīng)的初始階段，可調(diào)節(jié) 使阻尼比 為tk?負(fù)值，這時系統(tǒng)處于正反饋狀態(tài)，系統(tǒng)輸出以發(fā)散速度快速上升。隨著輸出的上升， 變小，使 和 變大，當(dāng)輸出etk達(dá)到穩(wěn)態(tài)值時， ，使 和 值最大，避勉出現(xiàn)較大的超調(diào)。不論何種類型，它tke??fe們的基本工作原理是相同的。調(diào)整機(jī)構(gòu)的工作原理是根據(jù)系統(tǒng)輸出偏安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書共 39 頁 第 14 頁┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊