模糊控制在電加熱微型反應器中的應用研究

電氣自動化論文編號:ZD515 論文字數:24264,頁數:47，有開題報告，任務書，文獻綜述

目  錄
                                                     
摘要…………………………………………………………………………………………Ⅰ
Abstract ……………………………………………………………………………………Ⅱ
第1章  緒論
 1.1 控制科學發展的歷史回顧…………………………………………………………1
   1.2模糊控制理論的產生………………………………………………………………2
   1.3模糊控制理論發……………………………………………………………………4
   1.4 模糊控制的優點及缺點……………………………………………………………5
 1.5本文研究的內容、方案與創新點…………………………………………………7
 1.5.1 本文研究的主要內容…………………………………………………………7
 1.5.2 本文采取的方案與創新點……………………………………………………8
第2章  模糊控制系統設計與仿真方法研究
 2.1 模糊控制系統設計基礎…………………………………………………………………9
   2.1.1 基本模糊構控制器的結……………………………………………………………9
 2.1.2 模糊推理系統…………………………………………………………………………10
 2.1.3 模糊推理系統的設計步驟…………………………………………………………12
 2.2  MATLAB模糊邏輯工具箱………………………………………………………………12
 2.2.1模糊邏輯工具箱概述…………………………………………………………………12
 2.2.2 圖形用戶界面系統……………………………………………………………………13
 2.2.3 使用圖形界面建立模糊推理系統…………………………………………………13
 2.3  模糊控制系統設計與仿真實例………………………………………………………18
 2.3.1 控制系統的組成………………………………………………………………………18
 2.3.2 模糊控制器的設計……………………………………………………………………18
 2.3.3 模糊推理系統的設計與仿真………………………………………………………20
 2.3.4 模糊推理系統FIS的建立…………………………………………………………21
 2.3.5 控制系統的仿真………………………………………………………………………23
 2.4 小結……………………………………………………………………………………………24
第3章  電加熱微型反應器的控制
 3.1 電加熱微型反應器…………………………………………………………………………25
 3.2 幾種控制方案………………………………………………………………………………25
 3.2.1 PID控制…………………………………………………………………………………26
 3.2.2 串級自適應預估控制…………………………………………………………………26
 3.2.3 模糊控制…………………………………………………………………………………27
 3.2.4 改進的模糊控制………………………………………………………………………27
 3.3 參數在線自校正模糊控制方案設計……………………………………………………29
 3.3.1 參數在線自校正模糊控制器的結構………………………………………………29
 3.3.2 參數在線自校正模糊控制器的設計………………………………………………30
 3.3.3 參數的自校正方法……………………………………………………………………32
第4章 系統仿真
 4.1  MATLAB仿真環境簡介…………………………………………………………………34
 4.2 系統仿真………………………………………………………………………………………35
 4.3 小結……………………………………………………………………………………………37
結束語……………………………………………………………………………………………38
參考文獻 ……………………………………………………………………………………40
致謝 …………………………………………………………………………………………41

摘  要：模糊控制(Fuzzy Control)是以模糊集合論、模糊語言變量及模糊推理為基礎的一種計算機數字控制，它是基于被控系統的物理特性，模擬人的思維方式和人的控制經驗來實現的一種智能控制。                             
 本文總體介紹了針對電加熱微型反應器這類大慣性對象，提出一種改進參數校正模型的自校正模糊控制方法。其結構簡單，實現方便，并具有優良的控制性能:穩態精度高、響應速度快而且超調t小，在實際中，具有較廣的使用價值。針對電加熱反應器這類大慣性對象，當采用經典控制論或現代控制論來設計控制系統時總會遇到一些不明確的或者模糊的問題。為了解決這些模糊性問題，傳統的控制理論提出的方法的共同特點是必須建立被控對象的數學模型，而對于許多復雜系統卻難以建立滿足控制要求的數學模型，因此產生了模糊控制理論。本文所要研究的就是通過模糊控制這種方法對大慣性對象產生很好的控制作用。
 另外對基本模糊控制器的結構、模糊推理系統以及模糊控制系統的實際與仿真方法進行研究，利用MATLAB模糊邏輯工具箱（MATLAB Fuzzy Logic Toolbox）進行模糊推理系統的設計與模糊控制系統在SIMULINK中的仿真方法。
 比較PID控制、模糊控制得知：如果采用串級PID控制，系統出現較大的超調，調整時間較長；而采用改進后的控制系統，則系統有相當快的響應速度且基本無超調。

關鍵詞：模糊控制；MATLAB；電加熱微型反應器

Application Research of the Fuzzy Control In the Electric-heating Mini-reactor

Abstract: Fuzzy control is a kind of computer digital control that based on the fuzzy set theory, fuzzy language variable and fuzzy inference. It bases on the physical property of the controlled system. It is a kind of intelligent control and it simulates the thought way and control experience of human.
  The overall introduction to this text is heated to this kind of great inertia target of the miniature reactor to the electricity, propose correcting the fuzzy method of controlling by oneself of the model in a kind of improvement parameter. It is of simple structure, realize having fine control performance conveniently: The stable state is high in precision, the response speed and exceeds and adjusts t small quickly, In reality have wider use value. Heat to this kind of great inertia target of the reactor to the electricity. Always meet some indeterminate or fuzzy problems when adopting cybernetics of the classics or the modern cybernetics to design the control system. In order to solve these fuzzy problems, the common characteristic of method that the traditional control theory puts forward must be set up and accused of the target's mathematics model, difficult to set up and meet the mathematics model of the control request to a lot of complicated systems, so has produced the fuzzy control theory. This text want study through fuzzy to control the method produce kind control function very to great inertia target.
  Carry on research to the structure, fuzzy reasoning system and fuzzy control system reality and artificial method of the basic fuzzy controller in addition, utilize MATLAB fuzzy logic toolbox (MATLAB Fuzzy Logic Toolbox) carry on the design of the fuzzy reasoning system and artificial method in SIMULINK of fuzzy control system.
  Compare PID and fuzzy control : If adopt bunches of grades of PID control, system appear is it transfer to exceeding heavy, change time to be longer; And adopt the control system after improving, have a quite quick response speed and not exceed adjusting basically systematically.

Keyword: Fuzzy Control; MATLAB; The Electric-heating Mini-reactor