【正文】 、可靠性高、能發(fā)揮熟練專家操作的良好自動化效果等優(yōu)點(diǎn)。關(guān)鍵是如何在精確和簡明之間取得平衡，而使問題的描述具有實(shí)際意義。80年代以來，自動控制系統(tǒng)的被控對象更加復(fù)雜化，它不僅表現(xiàn)在多輸入，多輸出的強(qiáng)耦合性、參數(shù)時變性和嚴(yán)懲的非線性，更突出的是從系統(tǒng)對象所能獲得的數(shù)據(jù)量相對的減少，以及對控制性能要求的日益增高。盡管模糊集理論的提出至今只有30年，但發(fā)展迅速。模糊集合的引入可將人的判斷、思維過程用比較簡單的數(shù)學(xué)形式直接表達(dá)出來，從而使對復(fù)雜系統(tǒng)做出符合實(shí)際的、符合人類思維方式的處理成為可能，為經(jīng)典模糊控制器的形成奠定了基礎(chǔ)［３］。這就使模糊控制在一般情況下比傳統(tǒng)控制方法更有效、更安全。第2章 模糊控制算法及其應(yīng)用隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，各個領(lǐng)域?qū)ψ詣涌刂葡到y(tǒng)控制精度、響應(yīng)速度、系統(tǒng)穩(wěn)定性與自適應(yīng)能力的要求越來越高，被控對象或過程的非線性、時變性、多參數(shù)點(diǎn)的強(qiáng)烈耦合、較大的隨機(jī)撓動、各種不確定性以及現(xiàn)場測試手段不完善等，使難以按數(shù)學(xué)方法建立被控對象的精確模型的情況。 本文的工作詳細(xì)分析課題任務(wù)，對模糊控制和溫度控制的歷史和現(xiàn)狀進(jìn)行分析，并對模糊控制和溫度控制的原理進(jìn)行了深入的研究，并將其綜合。℃；2. 恒溫控制；3. LED實(shí)時顯示系統(tǒng)溫度，用鍵盤輸入溫度。 設(shè)計指標(biāo)設(shè)計一個基于模糊控制算法的溫度控制系統(tǒng)具體化技術(shù)指標(biāo)如下。這樣一來模糊控制就已經(jīng)簡化了，甚至比一般的PID運(yùn)算還更簡單。模糊控制是基于模糊數(shù)學(xué)上發(fā)展起來的一門新的控制科學(xué)[3]。這就使模糊控制在一般情況下比傳統(tǒng)控制方法更有效、更安全。隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，各個領(lǐng)域?qū)ψ詣涌刂葡到y(tǒng)控制精度、響應(yīng)速度、系統(tǒng)穩(wěn)定性與自適應(yīng)能力的要求越來越高，被控對象或過程的非線性、時變性、多參數(shù)點(diǎn)的強(qiáng)烈耦合、較大的隨機(jī)擾動、各種不確定性以及現(xiàn)場測試手段不完善等，使難以按數(shù)學(xué)方法建立被控對象的精確模型的情況[3]。在很多的小型系統(tǒng)中，處理機(jī)的成本占系統(tǒng)成本的比例高達(dá)20%，而對于這些小型的系統(tǒng)來說，配置一個如此高速的處理機(jī)沒有任何必要，因?yàn)檫@些小系統(tǒng)追求經(jīng)濟(jì)效益，而不是最在乎系統(tǒng)的快速性，所以用成本低廉的單片機(jī)控制小型的，而又不是很復(fù)雜，不需要大量復(fù)雜運(yùn)算的系統(tǒng)中是非常適合的?，F(xiàn)代自動控制越來越朝著智能化發(fā)展，在很多自動控制系統(tǒng)中都用到了工控機(jī)，小型機(jī)、甚至是巨型機(jī)處理機(jī)等，當(dāng)然這些處理機(jī)有一個很大的特點(diǎn)，那就是很高的運(yùn)行速度，很大的內(nèi)存，大量的數(shù)據(jù)存儲器。在現(xiàn)今的模糊控制領(lǐng)域中，經(jīng)典模糊控制理論已經(jīng)在很多方面取得了一大批有實(shí)際意義的成果（如90年代日本家電模糊控制產(chǎn)品和工業(yè)模糊控制系統(tǒng)）。 課題背景1965年,《FUZZY SETS》首次提出了一種完全不同于傳統(tǒng)數(shù)學(xué)與控制理論的模糊集合理論?；谀：刂扑惴ǖ臏囟瓤刂葡到y(tǒng)的設(shè)計基于模糊控制算法的溫度控制系統(tǒng)的畢業(yè)論文第1章 緒 論 溫度控制，在工業(yè)自動化控制中占有非常重要的地位。將模糊控制方法運(yùn)用到溫度控制系統(tǒng)中，可以克服溫度控制系統(tǒng)中存在的嚴(yán)重滯后現(xiàn)象，同時在提高采樣頻率的基礎(chǔ)上可以很大程度的提高控制效果和控制精度。在短短的30年里,以模糊集理論為基礎(chǔ)發(fā)展而來的模糊控制策略已經(jīng)成功為將人的控制經(jīng)驗(yàn)納入自動控制策略之中。此外經(jīng)典模糊控制也得到了相應(yīng)的改善，如模糊集成系統(tǒng)、模糊自適應(yīng)系統(tǒng)、神經(jīng)模糊控制等。但隨之而來的是巨額的成本。溫度控制，在工業(yè)自動化控制中占有非常重要的地位，如在鋼鐵冶煉過程中要對出爐的鋼鐵進(jìn)行熱處理，才能達(dá)到性能指標(biāo)，塑料的定型過程中也要保持一定的溫度［2］。對于這些系統(tǒng)來說采用傳統(tǒng)的方法包括基于現(xiàn)代控制理論的方法往往不如一個有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的操作人員的手動控制效果好，而模糊控制理論正是以人的經(jīng)驗(yàn)為重要組成部分。將模糊控制方法運(yùn)用到溫度控制系統(tǒng)中，可以克服溫度控制系統(tǒng)中存在的嚴(yán)重的滯后現(xiàn)象，同時在提高采樣頻率的基礎(chǔ)上可以很大程度的提高控制效果和控制精度。其運(yùn)算過程中有很多都要用到矩陣運(yùn)算，但控制其級別很少的時候可以進(jìn)行離線計算，很方便的完成矩陣運(yùn)算。運(yùn)用一般的處理機(jī)，如單片機(jī)就能完成。1. 被控對象可以是電爐或燃燒爐，溫度控制在0~100℃，誤差為177。4. 采用模糊算法，要求誤差小，平穩(wěn)性好。然后根據(jù)課題任務(wù)的要求設(shè)計出實(shí)現(xiàn)控制任務(wù)的硬件原理圖和軟件，并進(jìn)行訪真調(diào)試。對于這些系統(tǒng)來說采用傳統(tǒng)的方法包括基于現(xiàn)代控制理論的方法往往不如一個有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的操作人員的手動制作效果好，而模糊控制理論正是以人的經(jīng)驗(yàn)為重要組成部分。,Fuzzy Algorithm等著名論著中首先提出的。為了加快模糊控制理論的研究，1972年在日本東京大學(xué)建立了“模糊系統(tǒng)研究會”，以后，各大學(xué)相繼招開模糊控制的國際學(xué)術(shù)交流會，大大促進(jìn)了模糊控制的發(fā)展。至今世界上研究“模糊”的學(xué)者已超過萬人，發(fā)表的重要論文達(dá)5000多篇。因此要想精確地描述復(fù)雜對象與系統(tǒng)的任何物理現(xiàn)象和運(yùn)動狀態(tài)，實(shí)際已不可能。這樣模糊控制理論的優(yōu)點(diǎn)在現(xiàn)代控制理論中起著越來越重要的地位和意義。最近幾年，對于經(jīng)典模糊控制系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能的改善、模糊集成控制、模糊自適應(yīng)控制、專家模糊控制與多變量模糊控制的研究，特別是針對復(fù)雜系統(tǒng)的自學(xué)習(xí)與參數(shù)自調(diào)整模糊系統(tǒng)方面的研究受到各國學(xué)者的重視。我國對模糊控制的理論與應(yīng)用研究起步較晚，但發(fā)展較快，諸如在模糊控制、模糊辨識、模糊聚類分析、模糊圖像處理、模糊信息論、模糊模式識別等領(lǐng)域取得了不少有實(shí)際影響的結(jié)果。將這類具有不確定量值的概念范圍，或者在不同程度上具有某種特有屬性的所有元素的總和稱為模糊集合。因?yàn)槟：挛锔緹o法斷然確定其屬性，可以把特征函數(shù)取值0、1的情況改為取值。從而得到了描述模糊集合的特征函數(shù)隸屬函數(shù)，它是模糊數(shù)學(xué)中最重要和最基本的概念，其定義為：用于描述模糊集合，并在閉區(qū)間連續(xù)取值的特征函數(shù)叫隸屬函數(shù)，隸屬函數(shù)用，其中A表示模糊集合，而x是A的元素，隸屬函數(shù)滿足： 0 ()有了隸屬函數(shù)以后人們就可以把元素對模糊集合的歸屬程度恰當(dāng)?shù)乇硎境鰜?。把元素對概念的符合程度看作元素對集合的隸屬程度，那么指定各個元素的隸屬度也就指定了一個集合。2. 模糊集合的表示方法模糊集合沒有明確的邊界，一般用隸屬函數(shù)描述。A為U到閉區(qū)間的任一映射， ()都可以確定U的一個模糊集合A，稱為模糊集合A的隸屬函數(shù)。模糊集合可用下面方法表示：(1) 限論域 若論域U，且論域U={x1,x2,…,xn}，則U上的模糊集合A可表示為 ()注意，與普通集合一樣，上式不是分式求和，分式是一種表示法的符合，其分母表示論域U 中的元素，分子表示相應(yīng)的隸屬度，隸屬度為0的那一項(xiàng)可以省略。 取一連續(xù)的實(shí)數(shù)區(qū)間，這時U的模糊集合A可以用實(shí)函數(shù)來表示。當(dāng)然，給出隸屬函數(shù)的一個解析式子也能表示出一個模糊集。(1) 空集 模糊集合的空集是指對所有元素X，它的隸屬函數(shù)為0，記作Φ。(3) 子集 在模糊集A，B中，所謂A是B的A包含于B中，是指對所有元素x，有 ()(4) 并集模糊集合A和B的并集C，其隸屬函數(shù)可表示為 ()(5) 交集 模糊集合A和B的交集C，其隸屬函數(shù)可表示為 () (6) 補(bǔ)集 模糊集A的補(bǔ)集B、A互為補(bǔ)集，其隸屬函數(shù)可表示為 ()與普通集合一樣，模糊集滿足冪等律、交換律、吸收律、分配律、結(jié)合律、摩根定理等。對于同一個模糊要領(lǐng)總存在不同的人會使用不同的確定方法，建立完全不同的隸屬函數(shù)，不過所得的處理模糊信息問題的本質(zhì)結(jié)果應(yīng)該是相同的。對于模糊統(tǒng)計實(shí)驗(yàn)，在論域中給出一個x，再考慮n個有模糊集合A的普通集合，以及元素x對A的歸屬次數(shù)。采用模糊統(tǒng)計進(jìn)行大量實(shí)驗(yàn)，就能得出模糊集中各元素的隸屬度，以隸屬度和元素組成一個單點(diǎn)，就可以把模糊集合A表示出來。a. 關(guān)系的概念 若R為由集合X到集合Y的普遍關(guān)系，則對于任意x∈X,y∈Y都有以下兩種情況：x與y有某種關(guān)系，即xRy。b. 直積集 由X到Y(jié)中各取一元素排成序?qū)?，所有這樣序?qū)Φ娜w組成的集合叫做X和Y的直積集（笛卡爾集）記為 ()顯然，R集是X和Y直積集中的一個子集，即 ()(2) 模糊關(guān)系兩組事物之間的關(guān)系不宜用“有”或“無”作肯定或否定的回答時，可以用模糊關(guān)系來描述。 一般來說，只要給出直積空間中的模糊集合R的隸屬函數(shù)，集合X到集合Y的模糊關(guān)系R也就確定了。為討論模糊矩陣運(yùn)算方便，設(shè)矩陣階矩陣，即，此時模糊矩陣的交、并、補(bǔ)運(yùn)算為 模糊矩陣交 () 模糊矩陣并 ()模糊矩陣交 ()模糊矩陣的合成運(yùn)算，其中合成運(yùn)算符號為“模糊矩陣R的第i行，第k列元素等于P矩陣的第i行元素與Q矩陣的第k列對應(yīng)元素兩兩取小，而后再所得到的j個元素中取大，即 () (4) 模糊變換設(shè)是一個m維模糊向量，而　　　　　　　　　　　 ()是一個維模糊向矩陣表示的模糊關(guān)系，則稱 ()為一個模糊變換，它可以確定一個唯一的n維模糊向量。那么，上述就是從輸入到輸出的模糊變換過程，也就是從輸入量A通過輸入輸出關(guān)系r，求取輸出量b的過程，所得的結(jié)果b就是輸出控制模糊量。 模糊控制的理論基礎(chǔ)1. 模糊命題模糊命題是清晰命題的推廣，清晰命題的真假相當(dāng)于普通集合中元素的特征函數(shù)，而模糊命題的真值在閉區(qū)間取值，相當(dāng)于隸屬函數(shù)值。2. 模糊邏輯模糊命題的真值在閉區(qū)間上連續(xù)取值，因此稱研究模糊命題的邏輯為連續(xù)性邏輯，由于主要用它來研究模糊集的隸屬函數(shù)，也稱為模糊邏輯。ii. T(N)是N的語言真值集合。iv. M是詞義規(guī)則。(2) 語言算子語言算子是指如”比較”,”大致”、”有點(diǎn)”、”偏向”等前綴詞，根據(jù)這些語言算子的功能不同，經(jīng)常使用的有如下幾類。a. 模糊化算子：把一個明確的單詞轉(zhuǎn)化為模糊量詞的算子稱為模糊化算子。要實(shí)現(xiàn)模糊控制，首先必須把采樣的精確值進(jìn)行模糊化，而模糊化實(shí)際上就是用模糊化算子來實(shí)現(xiàn)的，所以引入模糊化算子具有十分重要的實(shí)用價值。(4) 模糊語句將含有模糊概念、按給定的語法規(guī)則所構(gòu)成的語句稱為模糊語句。a. 模糊陳述句 模糊是陳述句是相對于具有清晰概念的一般陳述句而言，指的是該類陳述句中含有模糊概念。c. 模糊推理句 模糊推理句如同模糊判斷句一樣，不存在絕對的真或假，只能說它以多大程度為真。常見的模糊條件推理語句有“if A then B else c”、“if A and B then c”等。b. 確定模糊條件語句所決定的模糊關(guān)系R.c. 計算語氣算子所對應(yīng)的模糊集合。 模糊控制理論的改進(jìn)目前，模糊控制技術(shù)日趨成熟和完善。多年來一直未能解決的穩(wěn)定性分析問題正在逐步解決。直接采用模糊芯片開發(fā)產(chǎn)品