工业控制中的模糊自适应理论与方法研究

摘要

本文针对控制系统中的模型参数不确定及模糊因素，研究了模糊白适应控制方法及应用，理论分析、数字仿真及实际应用结果证明了控制方法的有效性。本论文的主要内容有： (1)针对传统的模糊控制方法稳定性差的特点，给出了两种改进方法：1)利用李雅普诺夫稳定性理论，通过对控制过程的分析，提出了一种带连续控制信号的监督控制器的模糊控制方法，仿真结果证明能提高传统模糊控制方法的稳定性。2)利用模糊逻辑对PID参数的在线调节，研究了一种模糊控制PID参数整定控制方法，并与传统PID控制作仿真比较，结果表明了本整定方法能够提高PID控制的稳定性和快速性。 (2)针对模糊控制规则难以系统总结和参数无法在线修正的特点，将模糊控制系统用多层前馈网络表述，利用神经网络的学习性能，用反向传播算法对模糊控制参数进行在线修正。通过用该方法对系统的辨识并提出了一种模糊参考自适应控制方法，与传统的模糊控制相比，本控制方法不需要先验知识且反应迅速，能较好的跟踪目标输出。 (3)将改进的模糊控制方法应用到电厂辅网控制系统中，编制开发了制水控制系统控制和监控软件。通过PLC实现控制方法，并在实际应用中证明控制方法的有效性；以专业组态软件编写开发具有实时数据采集、命令发送、系统监控等功能的监控系统，实现了辅网系统的优化控制、远程监控、自动处理。 (4)针对模糊神经网络需要数据进行离线学习，以及工业控制系统需要对日常的数据进行分析和对事故进行事后调查的需求，建立数据库管理软件。本软件通过0DBC接口与组态过程数据库进行通信，记录和管理试验数据和报错信息。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

1.1自适应模糊控制的发展概述

1.2理论基础依据

1.3本文的主要工作和结构安排

第二章模糊控制和神经网络的理论基础

2.1模糊控制的理论基础

2.1.1模糊系统和模糊系统的数学原理

2.1.2规则库和推理机

2.2神经网络的理论基础

2.2.1神经元模型和网格结构

2.2.2多层前馈网络及反向传播算法

2.3本章小结

第三章改进的模糊控制系统

3.1监督控制器实现稳定的模糊控制

3.1.1监督控制器及其控制策略

3.1.2控制器的设计

3.1.3抑制边界的振荡

3.1.4仿真研究

3.2模糊调节PID控制器

3.2.1 PID控制器参数确定的传统方法

3.2.2模糊PID控制的设计

3.2.3仿真研究

3.3本章小结

第四章模糊自适应神经网络

4.1非线性系统的模糊神经网络辨识

4.1.1模糊系统结构的选择

4.1.2模糊系统参数的设计

4.1.3初始参数的选择

4.1.4仿真研究

4.2模糊神经网络自适应控制

4.2.1模型参考控制

4.2.2模糊神经网络方案的设计

4.2.3仿真研究

4.3本章小结

第五章模糊神经网络在辅网系统中的应用

5.1辅网控制系统的结构

5.1.1辅网控制糸统的特点

5.1.2主系统的组成设计

5.1.3分系统的设计

5.1.4整体网络的搭建

5.2控制系统及控制方法的实现

5.2.1基本的模糊控制模块

5.2.2模糊控制方法的实现

5.3监控系统的设计

5.3.1监控系统的组成部分

5.3.2 IFIX监控系统的功能

5.3.3监控软件的配置

5.3.4监控软件的编写

5.4数据库管理系统

5.4.1组态软件与关系数据库的通信

5.4.2数据管理软件的设计

5.5本章小结

第六章全文展望与总结

6.1全文总结

6.2展望

参考文献

攻读硕士研究生期间发表的论文

致谢