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《铁道部科学研究院》 2003年
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复杂工业过程的模糊建模与控制

邢宗义  
【摘要】: 随着科学技术和生产力的不断发展,在实际工业过程中受控对象越来越复杂,表现为如下一些特征:多输入多输出、时变性、耦合、时滞、非线性、不确定性、信息量少、高性能指标等。诸如此类的复杂系统,由于无法建立系统的精确数学模型,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。本文从建模与控制的角度出发,对模糊理论在复杂工业过程控制中的应用进行了研究,主要内容有: (1)研究了基于改进聚类算法的模糊建模方法:提出了模糊模型的精确性和可解释性并重的概念,并对可解释性进行了阐述。定义了一种用于实现模糊模型的变量选择和排序的变量选择标准函数。定义了一种同时考虑了模糊模型的精确性和可解释性的模糊模型目标函数,用于确定模型结构。根据模糊建模的实际需要,提出了一种改进的模糊聚类算法,并结合最小二乘和L-M优化算法,给出了模糊建模的具体实现方法。 (2)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计的理论方法。 (3)研究了基于T-S模糊状态空间模型的非线性模糊预测控制方法:利用T-S模糊建模方法,将非线性系统等价为线性时变系统,然后利用线性系统预测控制方法来实现非线性系统的控制。在预测时域内采用了多个线性模型作为预测模型,更真实的反映了系统实际状况,减小了预测误差。将非线性系统预测控制的目标函数转化为线性二次规划问题,避免了非线性规划巨大的计算量。采用了状态空间模型形式表达非线性系统,可以更方便直观的处理多变量系统。 (4)给出了玻璃熔窑生产线自动控制的软硬件具体实现。针对玻璃熔窑温度系统的模糊建模与控制问题,采用基于改进聚类算法的模糊建模方法和 铁道科学研究院博士学位论文 基于TS模糊状态空间模型的非线性模糊预测控制方法,对其进行了模 糊建模与模糊控制,仿真结果表明了上述算法的有效性。
【学位授予单位】:铁道部科学研究院
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:TP273.4

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 黄晓峰;周子民;彭伟;黄学章;;图像处理在发动机喷嘴性能检测中的应用[J];计算机测量与控制;2006年07期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 施建中;基于模糊聚类的非线性系统辨识研究[D];华北电力大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前5条
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2 闵力;基于T-S模型的酒精精馏塔建模与控制[D];广西大学;2007年
3 张浩;蚁群算法在模糊建模中的应用研究[D];辽宁工程技术大学;2007年
4 邱小花;基于FPGA的粮食干燥过程模糊预测控制研究[D];西北农林科技大学;2008年
5 钟亮;动态挤出过程中聚合物熔体温度场的测量与控制[D];华南理工大学;2010年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【共引文献】
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9 刘莉宏;;基于智能控制的PID控制方式的研究[J];北京工业职业技术学院学报;2012年02期
10 于传强;郭晓松;马长林;张安;;导弹起竖过程的非线性预测控制[J];兵工学报;2008年11期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
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5 李坚强;裴海龙;刘馨;贺跃帮;陈勇;;小型无人直升机的混合系统建模与控制[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
6 ;Research on Control of Cement Clinker Sintering Process Oriented to Energy Saving[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
7 王恒;贾民平;;一种基于递阶模糊聚类的T-S模型建模算法[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
8 ;Research of PID Parameter Optimization Based-on Cultural Based Ant Colony Algorithm for Superheated Steam Temperature[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
9 寇怀成;吴云洁;陈燕娥;;基于模糊多模型的专家PID在主汽温控制系统中的应用研究[A];节能环保 和谐发展——2007中国科协年会论文集(一)[C];2007年
10 徐姣;周修理;李艳军;郑先哲;;基于MATLAB的牧草烘干机温度Fuzzy-PID控制仿真研究[A];黑龙江省农业工程学会2011学术年会论文集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 冷欣;船用增压锅炉汽包水位预测控制方法研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
2 毛宇峰;水下机器人系统体系结构及避障控制技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 邵宗凯;无刷双馈电机建模及智能控制策略研究[D];华中科技大学;2010年
4 徐红林;基因调控网络的建模及其结构分解方法研究[D];江南大学;2010年
5 詹跃东;质子交换膜燃料电池的综合智能协调控制研究[D];昆明理工大学;2010年
6 张尊栋;城市道路交通网络多模态动态性建模研究[D];北京交通大学;2011年
7 杜静静;基于非线性度量和MLD-MPC的多模型方法研究[D];浙江大学;2010年
8 吴乐彬;基于电液伺服并联六自由度机构的广义负载模拟理论和实验研究[D];浙江大学;2010年
9 朱佳俊;不确定可拓群决策优化方法及应用[D];东华大学;2010年
10 魏晋宏;预测控制在工业生产过程中的应用研究[D];太原理工大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 徐旭;基于ARM的电阻点焊控制器[D];南昌航空大学;2010年
2 马爱清;真空差压铸造系统加压模型建立与控制算法设计[D];南昌航空大学;2010年
3 岳海亮;信息论在粗糙集连续属性离散化中的应用[D];辽宁师范大学;2010年
4 武海博;预测函数控制系统的鲁棒性研究[D];郑州大学;2010年
5 李光远;基于在线聚类和最小二乘支持向量机的模糊建模方法研究[D];郑州大学;2010年
6 王林吉;基于CIELAB均匀颜色空间和聚类算法的混纺测色研究[D];浙江理工大学;2010年
7 刘琪;正态云模型模糊推理系统及其应用研究[D];郑州大学;2010年
8 张学志;轧钢生产过程产品质量模糊模型建模方法研究[D];郑州大学;2010年
9 李长鹏;基于CSTR温度系统的模糊神经网络预测控制研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
10 王岩;智能建模和模糊广义预测控制研究及在船舶减纵摇控制中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
【同被引文献】
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1 彭炯,胡冬冬,陈晋南,谭惠民;同向双螺杆挤出机捏合段三维非等温流动的数值模拟[J];工程塑料应用;2002年01期
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8 吴金;应征;;高速浮点乘法器设计[J];电路与系统学报;2005年06期
9 陈良;侯予;习兰;;铜-康铜热电偶的标定与误差分析[J];低温工程;2008年06期
10 王红;彭亮;于宗光;;FPGA现状与发展趋势[J];电子与封装;2007年07期
中国博士学位论文全文数据库 前6条
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 梅华;模糊预测控制在电厂热工过程控制中的应用[D];华北电力大学;2002年
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10 朱伟;挤出口模温度场有限元分析及实验研究[D];青岛科技大学;2005年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 强明辉;潘泓桥;;预测控制在泡沫玻璃窑炉温度系统中的应用研究[J];工业加热;2011年04期
2 王野牧;王秀梅;李壮;;基于图像识别技术的航空发动机喷嘴雾化特性研究[J];机床与液压;2010年23期
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1 邓巍;喷雾图像处理及脉宽调制(PWM)变量喷雾的雾化特性研究[D];南京农业大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前6条
1 王秀梅;单喷嘴流量试验器计算机测控系统研究[D];沈阳工业大学;2009年
2 刘君贤;焦炉生产过程焦炭质量与炼焦能耗智能预测模型[D];中南大学;2010年
3 杜旭红;基于模糊预测控制的煤矿局部通风机风量调节系统研究[D];兰州理工大学;2012年
4 姚海华;常压蒸馏塔的稳态建模仿真和操作优化[D];北京化工大学;2012年
5 袁军涛;基于DSP的喷洒水花高速视频采集及分析技术研究[D];天津科技大学;2010年
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【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘健庄;基于二维直方图的图象模糊聚类分割方法[J];电子学报;1992年09期
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5 金晓明,荣冈,王骥程;基于李雅普诺夫稳定性的模糊关系模型辨识算法[J];控制理论与应用;1997年02期
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7 张平安,熊学健,李人厚;基于拟非线性模糊模型的复杂系统模糊辨识[J];控制理论与应用;1998年02期
8 张晓缋,戴冠中,徐乃平;遗传算法在抽取和过滤模糊控制规则中的应用研究[J];控制理论与应用;1998年03期
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中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 裴继红;基于模糊信息处理的图像分割方法研究[D];西安电子科技大学;1998年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 朱文彪,孙增圻,常佶,陈伟基;多输入多输出复杂过程的模糊建模[J];清华大学学报(自然科学版);2001年01期
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8 徐立云,李霄峰,张斌,卲惠鹤,张健民,任德祥;基于霍夫变换的模糊建模研究及其应用[J];系统仿真学报;2001年S1期
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9 ;日用玻璃熔窑设计的基本规定(初稿)[A];2009年全国玻璃窑炉技术研讨交流会论文汇编[C];2009年
10 袁林;毛利民;张玮;;我国玻璃熔窑用熔铸耐火材料的现状及其若干问题[A];中国硅酸盐学会2003年学术年会玻璃论文集[C];2003年
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4 郭伟通讯员 常虹 朱润胜;建材业获“中华技能大奖”第一人[N];河北日报;2007年
5 秦皇岛玻璃工业研究设计院 黄杰 赵恩录 陈福;玻璃熔窑节能减排新技术及其应用[N];中国建材报;2008年
6 高树森;复合密封耐材让玻璃熔窑使用寿命延长[N];中国建材报;2009年
7 驻安徽记者 查健 特约记者 沈正谊;华光创350t/d浮法玻璃熔窑窑龄纪录[N];中国建材报;2004年
8 金继东;秦皇岛耀华国投玻璃熔窑窑龄创纪录[N];中国建材报;2007年
9 中国节能协会玻璃窑炉专业委员会专家组组长 黄杰;玻璃窑炉节能新措施[N];中国建材报;2007年
10 曾大凡;玻璃熔窑节能技术与耐火材料[N];中国建材报;2008年
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1 邢宗义;复杂工业过程的模糊建模与控制[D];铁道部科学研究院;2003年
2 戴华东;并行分布操作系统共享存储管理及其优化技术的研究[D];国防科学技术大学;2002年
3 廖勇;高围压下磨料水射流切割的模糊建模和实验研究[D];重庆大学;2004年
4 庄晓东;多移动机器人运动控制策略的强化学习研究[D];中国海洋大学;2005年
5 许宁;浮法玻璃熔窑烟气脱硫系统关键技术研究[D];武汉理工大学;2007年
6 赵国昌;熔窑内玻璃液流动与传热的数值模拟及模型实验[D];清华大学;1994年
7 王志勇;基于模糊混沌的板形识别与控制技术的研究[D];燕山大学;2006年
8 林雷;机器人模糊控制策略研究[D];燕山大学;2009年
9 张弘;基于遗传模糊系统的知识获取方法研究[D];吉林大学;2004年
10 刘雪连;电力系统最优运行的电压安全成本研究[D];山东大学;2006年
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1 吕树欣;热耦合数值模型的研究及其在全氧燃烧玻璃熔窑中的应用[D];浙江大学;2012年
2 张奎;非线性系统模糊建模的研究与应用[D];辽宁石油化工大学;2010年
3 李捷;玻璃熔窑建模及智能控制算法的研究[D];武汉理工大学;2002年
4 李光远;基于在线聚类和最小二乘支持向量机的模糊建模方法研究[D];郑州大学;2010年
5 张勇;基于数据库的玻璃熔窑蓄热室技术经济评价的研究[D];浙江大学;2003年
6 顾海军;基于模糊建模和观测器的鲁棒自适应控制研究[D];扬州大学;2004年
7 胡钧;一类非线性系统的模糊建模及控制[D];广东工业大学;2012年
8 郑文建;基于LSSVM算法的模糊建模及在铸造设备控制中的应用[D];上海交通大学;2012年
9 王小隶;燃油浮法玻璃熔窑富氧燃烧火焰空间的三维图象模拟[D];浙江大学;2003年
10 张环宇;非线性系统模糊建模及其在倒摆系统中的应用[D];沈阳工业大学;2002年
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