模糊控制在电加热微型反应器中的应用研究

论文编号:ZD515 论文字数:24264,页数:47，有开题报告，任务书，文献综述

摘  要：模糊控制(Fuzzy Control)是以模糊集合论、模糊语言变量及模糊推理为基础的一种计算机数字控制，它是基于被控系统的物理特性，模拟人的思维方式和人的控制经验来实现的一种智能控制。                             
 本文总体介绍了针对电加热微型反应器这类大惯性对象，提出一种改进参数校正模型的自校正模糊控制方法。其结构简单，实现方便，并具有优良的控制性能:稳态精度高、响应速度快而且超调t小，在实际中，具有较广的使用价值。针对电加热反应器这类大惯性对象，当采用经典控制论或现代控制论来设计控制系统时总会遇到一些不明确的或者模糊的问题。为了解决这些模糊性问题，传统的控制理论提出的方法的共同特点是必须建立被控对象的数学模型，而对于许多复杂系统却难以建立满足控制要求的数学模型，因此产生了模糊控制理论。本文所要研究的就是通过模糊控制这种方法对大惯性对象产生很好的控制作用。
 另外对基本模糊控制器的结构、模糊推理系统以及模糊控制系统的实际与仿真方法进行研究，利用MATLAB模糊逻辑工具箱（MATLAB Fuzzy Logic Toolbox）进行模糊推理系统的设计与模糊控制系统在SIMULINK中的仿真方法。
 比较PID控制、模糊控制得知：如果采用串级PID控制，系统出现较大的超调，调整时间较长；而采用改进后的控制系统，则系统有相当快的响应速度且基本无超调。

关键词：模糊控制；MATLAB；电加热微型反应器

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

目  录
                                                     
摘要…………………………………………………………………………………………Ⅰ
Abstract ……………………………………………………………………………………Ⅱ
第1章  绪论
 1.1 控制科学发展的历史回顾…………………………………………………………1
   1.2模糊控制理论的产生………………………………………………………………2
   1.3模糊控制理论发……………………………………………………………………4
   1.4 模糊控制的优点及缺点……………………………………………………………5
 1.5本文研究的内容、方案与创新点…………………………………………………7
 1.5.1 本文研究的主要内容…………………………………………………………7
 1.5.2 本文采取的方案与创新点……………………………………………………8
第2章  模糊控制系统设计与仿真方法研究
 2.1 模糊控制系统设计基础…………………………………………………………………9
   2.1.1 基本模糊构控制器的结……………………………………………………………9
 2.1.2 模糊推理系统…………………………………………………………………………10
 2.1.3 模糊推理系统的设计步骤…………………………………………………………12
 2.2  MATLAB模糊逻辑工具箱………………………………………………………………12
 2.2.1模糊逻辑工具箱概述…………………………………………………………………12
 2.2.2 图形用户界面系统……………………………………………………………………13
 2.2.3 使用图形界面建立模糊推理系统…………………………………………………13
 2.3  模糊控制系统设计与仿真实例………………………………………………………18
 2.3.1 控制系统的组成………………………………………………………………………18
 2.3.2 模糊控制器的设计……………………………………………………………………18
 2.3.3 模糊推理系统的设计与仿真………………………………………………………20
 2.3.4 模糊推理系统FIS的建立…………………………………………………………21
 2.3.5 控制系统的仿真………………………………………………………………………23
 2.4 小结……………………………………………………………………………………………24
第3章  电加热微型反应器的控制
 3.1 电加热微型反应器…………………………………………………………………………25
 3.2 几种控制方案………………………………………………………………………………25
 3.2.1 PID控制…………………………………………………………………………………26
 3.2.2 串级自适应预估控制…………………………………………………………………26
 3.2.3 模糊控制…………………………………………………………………………………27
 3.2.4 改进的模糊控制………………………………………………………………………27
 3.3 参数在线自校正模糊控制方案设计……………………………………………………29
 3.3.1 参数在线自校正模糊控制器的结构………………………………………………29
 3.3.2 参数在线自校正模糊控制器的设计………………………………………………30
 3.3.3 参数的自校正方法……………………………………………………………………32
第4章 系统仿真
 4.1  MATLAB仿真环境简介…………………………………………………………………34
 4.2 系统仿真………………………………………………………………………………………35
 4.3 小结……………………………………………………………………………………………37
结束语……………………………………………………………………………………………38
参考文献 ……………………………………………………………………………………40
致谢 …………………………………………………………………………………………41