第五章 模糊控制器的设计.ppt

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1、第五章 模糊控制器的设计,模糊控制器的设计有两种思想 (I)模糊控制规则的输入和输出部分均为模糊量(模糊集合),即 IF THEN (ii) 规则的输出部分为输入的线性函数,即 y=f(x), Takagi-Sugeno模型 T-S模型描述被控对象 y=f(x)为线性表达式,why? 简单; 思路不同,设计的套路当然也不同! Hash-coding y =sin(x) x=0, 2Pi Y=sin(x1)/x1 * sin(x2)/x2,x1,x2=-10,10,1 设计方案 I 规则的输入输出均为模糊量 见王俊普 pp 113-119 10mins,确定输入变量,书中设为:E和 E 确定输入

2、变量的模糊集,例 F(E)=NL,NM,NS,NO,PO,PS,PM,PL F( E )=NL,NM,NS,O,PS,PM,PL F(U)=NL,NM,NS,O,PS,PM,PL 建立规则库见 p 114 Table 4.5 IF THEN 建立隶属函数库,确定输入的论域, E= -6,-5,-4,-3,-2,-1,-0,+0,+1,+2, +3,+4,+5,+6 E= U= 即,对于误差E,无论是PL,NM,PS,都在这论域上考虑其隶属度。对于 E和U也同样在相应的论域上 。 然后确定各模糊集合在相应论域上的隶属度函数 见表 4.6和4.7 确定各规则的模糊关系 结果得出的关系矩阵是很大的一

3、个。,若采用综合法 当输入为 和 时,控制器的输出 若采用并行法,则不需要采用R,有Rj即够了。 模糊控制总表的离线计算 从前面可以看到,计算模糊关系矩阵R,需花费很多时间,在线计算是不现实。一般是先离线计算好,产生一个模糊控制总表,在线控制时,只需查表即可。,得到R后 设输入E和 E为第I,J级 重复这样的过程即可得到,E和 E为各级时的 于是得到如Table 4.9 所示的控制总表。 一旦确定了这样的总表后,控制就便得很easy 只需查表即可。 这个过程,没有任何的模糊性可论。 最后输出: 归到实际的控制量变化范围。 如果控制总表有不妥之处,或控制性能不佳,则需调整:规则隶属度,2 基于T

4、akagi-Sugeno模糊模型的设计,TS的模糊条件句为: IF THEN f(x)是x的线性函数。 对于离散系统模型,典型的模糊条件句为:,综合 L条规则的输出为: 其中 是第i条模糊规则的适用度 对于连续系统,典型的模糊条件句为:,综合 L 条规则的输出为: 注意: 之i仅为标记,非指数。 为y(t)的(n-1)阶导数。 TS模糊结构图的简化,FLC,Plant,R,L,我们在前面介绍的TS模型可以用来表示被控对象,也可描述控制器,当然也可以描述整个闭环系统。 简化的思路是令参考输入r为常数,通过坐标平移进一步假设r=0,并把“-”号包括进图(1)的FLC中。图(2) 定理:如果控制对象

5、和模糊控制器用如下的离散模糊模型表示: 且,则等效的闭环系统可以用如下的离散模糊模型来表示: 其中 i=1,2,l1 ;j=1,2,l2, 且当mpn时,取 书上 P83-84的例2.15 代公式 基于T-S模糊模型的稳定性分析 基本思想是根据,模糊系统的输出为 这模型既适用于开环系统,也适用于闭环系统,由于主要利用该模型来判断系统的稳定性,所以取其中的外部输入为0。,定理:对每个Ai,存在共同的正定阵P, 有 则所论模糊系统的平衡状态时全局渐进稳定。 关键是要找到一个P! P 87的定理2.7.5给出了是否存在P的必要条件, 即若AiAj不稳定,则P不存在,则不必寻找P了。 基于T-S模型的

6、FLS的设计 通过系统辨析和反复试凑,可以得到被控对象的模糊模型。 又设FLC的模糊模型为: C为给定参数。那么通过简化:,确定系统C,使每个子系统稳定。 寻求共同的正定阵P,使整个系统稳定。若找不到P,则返回,修改C。 详细的介绍见P88-89-90。 对于T-S模型及相关设计,我们要考虑以下2个问题 每个T-S模型的表达式 的参数,都需要系统辨识获得 一方面,这与经典控制现代控制理论中的建模 思想是一致的。 不一样的是,把整个复杂系统分割成很多的子系 统,而每个子系统用一个线性表达式近似。 这个思想很重要。,如果被控对象为时变的,参数辩识跟不上。控制性能就打大折扣! 且T-S模型建立好后,就可以与其他的现代控制理论结合起来。 e.g. 模糊自适应控制 模糊最优控制 模糊滑模控制 有兴趣,可查询有关文献。,

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