基于商空間理論的模糊PID控制的研究.pdf

1、隨著時代的進步，工業(yè)水平的提高，工業(yè)過程向著大型化和復(fù)雜化的方向進步，工業(yè)控制系統(tǒng)也就變得越來越復(fù)雜。工業(yè)控制系統(tǒng)不僅具有高度的非線性和不確定性，還具有強耦合性、信息不完全性和大時滯等特點，并且工業(yè)控制系統(tǒng)受到的約束條件也越來越嚴格。用常規(guī)控制方法來控制工業(yè)過程已經(jīng)存在很多問題，無法得到滿意的控制效果。因而，促進了工業(yè)控制技術(shù)和方法的提高，誕生了很多先進的工業(yè)控制技術(shù)。
　　在近代控制理論中，模糊控制是智能控制的一個重要組成部分，

2、模糊控制是建立在模糊集合上的一種控制理論，它基于語言規(guī)則與模糊推理。工業(yè)控制中最常用的控制方法是PID控制，它不光具有結(jié)構(gòu)簡單和易于操作的好處，而且還具有魯棒性強、穩(wěn)態(tài)無靜差等優(yōu)勢。結(jié)合模糊控制與PID控制，形成模糊PID控制，一方面PID控制不適用于非線性和無精確數(shù)學模型的控制對象，而模糊控制恰好能彌補了這種不足;另一方面，模糊控制無法對控制對象進行精確控制，因而有控制效果粗糙和穩(wěn)態(tài)精度不高等缺點，PID控制也改善了這種不足?？傊?/p>

3、糊PID控制不僅具有適應(yīng)性強和控制靈活的特點，又具有PID控制精度高和快速性好的優(yōu)點。
　　粒計算這門學科雖然誕生較晚，但發(fā)展非常迅速。粒計算不僅結(jié)合了粗糙集與人工智能的精華，而且還融合了模糊集和數(shù)據(jù)挖掘等多種理論的研究成果。粒計算改變了傳統(tǒng)方法的求精確解的模式方法，它通過用近似解，不僅可以針對不確定的和模糊的研究對象，而且可以對海量的和不精確的數(shù)據(jù)進行研究。因此，粒計算不同于傳統(tǒng)的計算觀念，它是一種新的處理信息的概念和計算模式，

4、它使信息處理更加便捷和科學。當前，基于商空間的粒計算理論、基于粗糙集的粒計算理論和基于模糊邏輯的粒計算理論是粒計算理論中最重要的三大理論。
　　商空間理論是粒計算理論中的一個非常重要的組成部分，它描述一個問題使用的是一個三元組(X，f，T）。本文通過使用商空間理論把模糊控制理論與PID控制理論聯(lián)系起來解決問題，形成了用模糊控制在粗粒度層次上進行處理，用PID控制在細粒度層次上進行處理的方法，既解決了模糊控制規(guī)則指數(shù)爆炸問題，又可以

5、提高整個控制系統(tǒng)的精度與速度。
　　二級倒立擺系統(tǒng)不僅是一個非線性和不穩(wěn)定的控制系統(tǒng)，同時還是一個多變量的和快速變化的控制系統(tǒng)，由于該系統(tǒng)具有多變量的輸入，在用常規(guī)的模糊控制理論對其控制時，會有模糊規(guī)則指數(shù)爆炸的問題。本文將基于商空間理論的模糊PID控制器用于二級倒立擺系統(tǒng)，構(gòu)成了粗粒度層和細粒度層兩個層次。在粗粒度的層次上采用模糊控制進行粗調(diào)，從而可以實現(xiàn)了系統(tǒng)的穩(wěn)定性;在細粒度的層次上采用PID控制，對系統(tǒng)精確地微調(diào)，從而可以