基于T-S模糊模型的洗浆过程控制研究

摘要

纸浆洗涤过程是制浆造纸生产中非常重要的一环，其洗涤效果直接影响到后续工段的顺利进行。而洗浆过程属于大时滞、非线性、变参数系统，由于无法建立起精确数学模型，从而使得传统控制理论很难给出一个较好的控制效果，甚至不能控制。模糊控制自从上个世纪70年代由美国学者提出来后，得到了空前的发展，原因是模糊控制是以模糊集合论、模糊语言变量及模糊逻辑推理为基础的一种计算机数字控制，它属于非线性控制，在一定程度上模仿了人的控制，其控制器是按一定语言控制规则进行工作的，无需被控对象的精确数学模型，即能达到良好的控制效果。T-S模糊模型是日本学者Takagi和Sugeno于1985年提出来的，它是模糊控制发展的新阶段，T-S模糊模型在本质上是非线性模型，其前件采用模糊表示，后件采用线性方程式表示，使得模型的全局输出具有良好的数学表达特性，便于采用线性控制策略设计非线性控制。针对洗浆过程的复杂性，本文就采用基于T-S模糊模型设计控制器去控制洗浆过程，为此本文首先简要的回顾了洗浆控制的发展历程和模糊控制的产生与发展；接着阐述了T-S模糊模型的结构形式以及它们对任意函数的无限逼近特性，其逼近特性决定了其能以任意精度近似任意实际非线性系统，给出了基于聚类算法的模糊模型辨识，并在此基础上说明了基于满意聚类算法的模糊模型辨识，针对通过聚类算法辨识出来的模糊模型通常是输入输出形式，本文结合相关参考文献给出了离散系统T-S状态方程的模糊模型辨识；然后给出了基于T-S输入输出模型的模糊控制器设计，研究了基于T-S模糊状态空间模型的模糊系统稳定性分析和控制器设计方法，给出了并行分布补偿的原理，结合线性控制器设计方法(以极点配置为例)实现了模糊系统的稳定性分析与控制器设计。针对稳定性分析中公共正定矩阵P难以确定的难题，引入了LMI方法，借助于成熟的数学工具，不仅解决了确定公共正定矩阵P的问题，而且建立了基于LMI方法的稳定性分析和控制器设的理论方法；最后结合这些理论从建模与控制的角度对洗浆过程进行了研究，包括洗浆原理、洗浆影响因素的分析，洗浆过程T-S模型建模和基于这些模型的控制器设计，仿真结果表明了上述算法在洗浆过程中应用的有效性。

目录

文摘

英文文摘

1绪论

2基于T-S模糊模型的模糊建模方法

3 T-S模糊系统的控制器设计

4洗浆过程模糊控制系统设计

5结束语

致谢

参考文献

作者在攻读硕士期间发表的论文

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