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《西南交通大学》 2000年
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单调惯性系统的智能模糊控制理论研究

赵海良  
【摘要】:目前,智能模糊控制理论研究滞后于应用技术的发展。主要表现在下述几个方面:对模糊控制算法自身的一些性质缺乏深入研究;模糊控制系统稳定性理论的研究由于多沿用有模型的方法,其结果难于用于分析无模型系统;对于模糊控制系统的动态和稳态特性参数没有有效的分析方法;以Mamdani模糊控制算法为基础的各种改良模糊算法大多停滞在针对具体被控对象的设计层次,缺乏系统化的设计分析方法。本文力求在上述几方面针对一类常见被控对象进行深入的探讨。 针对控制量输出为阶跃变化的控制系统,本文提出了以控制量阶跃序列为参数的系统输出响应过程描述函数。在此基础上提出了“单调惯性系统”的概念。它是对输入输出具有单调惯性关系的一些常见被控对象的抽象。 对于单调惯性系统,自然要求控制算法具有单调性(即对应的控制函数是单调的),它对单调惯性模糊控制系统稳定性分析是重要的。在本文提出的单调规则基概念基础上,利用直接分析的方法讨论了常规模糊控制算法的单调性。结果表明,若一维常规模糊控制算法的规则基是单调的且规则基中各规则的输出模糊集是等腰拟三角模糊数,则一维常规模糊控制算法是单调的;对于二维常规模糊控制算法,单调规则基一般不能保证其单调性。但在规则基是单调的且规则基中各规则的输出模糊集是等腰拟三角模糊数的条件下,二维常规模糊控制算法是粗单调的(即当两个输入状态有一定距离时,单调性成立);从实用角度出发,本文给出了二维常规模糊控制算法具有单调性的充分条件。本文还定量讨论了输入输出分档模糊数对控制算法输出及对控制算法单调性的影响。结果显示,单调规则基下输入分档模糊数对常规模糊控制算法输出的作用,仅与相邻模糊数的相对“胖瘦”有关;单调规则基下输出论域分档模糊数设置不当,可使二维常规模糊控制算法不具单调性。对单调惯性系统得到了理想分档模糊数存在定理:对于系统的任一单变量单调控制函数存在一个与之等价的一维常规模糊控制算法;利用规则基点与被控对象的匹配性,给出了常规模糊控制算法与系统控制函数的最大误差估计,并对规则设置密度问题给出了具有可操作性的定量分析方法。 本文建立了一套用于单调惯性系统的系统化模糊控制稳定性分析和设计方法,它避开了系统的精确数学模型。其指导思想是:是向人工控制学习,将“若
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