1、 毕业论文 文献综述 电气工程及自动化 模糊控制系统的应用 摘要 ：介绍了模糊控制的基本概念，原理特点和基本结构。研究模糊控制器的一般设计方法，具体研究模糊控制在洗衣机中的应用。通过 MATLAB 完成仿真。总结了模糊控制的优点。 关键词 ：模糊控制；控制器；设计； MATLAB 1 前言 随着科学技术的迅猛发展，对自动控制系统的控制精度、响应速度、系统稳定性和适应能力的要求越来越高，对于大多数复杂的被控对象，采用传统的控制方法往往难以收到满意的控制效果。而模糊控制综合了专家的操作经验，具有不依赖被控对象的精确数学模型，设 计简单，便于应用，抗干扰能力强，响应速度快，易于控制和掌握，对系统参数
2、的变化有较强的鲁棒性等特点，在经典控制理论和现代控制理论难以应用的场合发挥了很大的作用，已经成为智能控制的主要分支 1。近年来已被证明是解决许多实际复杂建模和控制问题的一种有效方法。如今，模糊控制已经应用到工业，家电，国防等众领域 2，产生了巨大的社会效益和经济效应。 2 模糊控制介绍 模糊控制，就是在控制方法上应用模糊理论，通过模拟人脑思维，对一些无法建立数学模型的过程进行控制。 1965 年，美国的 L.A.Zadeh 创立了模糊集合论； 1973 年他给出了模糊逻辑控制的定义和相关的定理。 1974 年， 英国的 E.H.Mamdani 首先用模糊控制语句组成模糊控制器 3，并把它应用于
3、锅炉和蒸汽机的控制，在实验室获得成功。这一开拓性的工作标志着模糊控制论的诞生 4。 模糊控制是以模糊集合论、模糊语言变量及模糊逻辑推理为基础的计算机智能控制。从线性控制系统与非线性控制系统的角度分类，模糊控制系统是一种非线性控制；从控制器的智能性看，模糊控制属于智能控制的范畴。模糊控制属于计数机数字控制的一种形式，因此，模糊控制系统的组成类似一般的数字控制系统 56. 给 定 值A / D模 糊 控 制 器D / A执 行 机 构 被 控 对 象传 感 器+-图 1 基本模糊控制系统结构图 3 模糊控制器的设计 模糊控制器（ Fuzzy Controller FC）也称为模糊逻辑控制器（ Fu
4、zzy Logic Contraller, FLC），由于所采用的模糊控制规则是由模糊理论中模糊条件语句描述的，因此模糊控制器是一种语言型控制器，故也称为模糊语言控制器（ Fuzzy language Contraller FLC）。 模糊控制具有明显的特点：首先它是一种非线性控制方法，工作范围广，特别适合于非 线性系统的控制；其次它不依赖于对象的数学模型，对无法建模的或很难建模的复杂对象，可以利用人的经验知识来设计模糊控制器，从而完成控制任务，而出传统的控制方法都要已知被控对象的数学模型才能设计控制器；最后它具有内在的并行处理机制，表现出极强的鲁棒性，对被控对象的特性变化不敏感，模糊控制器的
5、设计参数容易选择调整；算法简单、执行快、容易实现，不需要很多的控制理论知识 78。 模糊控制器的组成框图如图 2 所示： 模 糊 化 推 理 机规 则 库数 据 库解 模 糊 化输 入输 出知识库图 2 模糊控制器的组成框图 从图中我们知道 模糊控制器主要由模糊化接口、知识库、推理机、解模糊接口 4 部分组成 9。 模糊控制器的一般设计步骤：（ 1）模糊化，就是将输入量的变化范围映射到相应的内部论域中，然后构建模糊集合，这样就可以完成输入量的模糊化。利用 MATLAB 通过隶属度函数可以表示这些模糊量 9。（ 2）知识库的建立。主要包括数据库和规则库这两个部分的建立，规则的条数以及合理性决定着
6、模糊控制器的性能。所以这部分是影响模糊控制系统完善性的主要因素。（ 3）推理机，根据模糊规则对输入条件的进行评估。（ 4）解模糊化，模糊化的反过程 10。 4 全自 动洗衣机的模糊控制 作为一个模糊控制系统的典型应用之一，我们通过分析洗衣机的控制原理来更具体的了解模糊控制系统的设计应用。 洗衣机的自动控制系统为一多输入多输出系统 ,输入量为衣质、衣量、脏污程度、脏污性质，水温等，输出量为洗涤剂量、水位、水流、洗涤时间、漂洗方式等。从洗衣机的运行过程可以看出 ,洗涤剂量、水位、水流都可以通过输入量推理求得 ,而洗涤时间与漂洗方式为实时控制量 ,影响其主要因素是被洗物品的脏污程度 ,这两个量可以用
7、水的浑浊度和浑浊度变化率来表示 ,油性脏污的浑浊度变化率小 ,泥性脏污的浑浊度变化率大。实际 分析证明 :输入与输出之间很难用一定的数学模型来描述 ,我们可以定义输入，输出模糊集。系统的具体条件具有较大的不确定性 ,其控制过程在很大程度上依赖于操作者的经验 ,用常规的控制方法难以达到理想的效果。而采用模糊控制技术就能很容易解决问题 11 12。最后根据上面几部分所总结的设计方法，完成全自动洗衣机模糊控制器设计。 设计洗衣机的模糊控制器。根据模糊控制器的一般设计方法，结合洗衣机工作时的基本原理。根据经验建立规则库，具体的研究究竟怎么样对输入变量进行分析，然后对应相应的输出变量。从而完成洗衣机模糊
8、控制系统 的设计。最后利用 MATLAB 软件建立洗衣机的模糊控制器利，并进行仿真13-15。通过仿真结果，总结模糊控制的优点，分析影响控制系统准确性的因素，提出改善的基本方法。 5 总结 本文主要介绍模糊控制的相关概念，通过对概念的理解，明白了模糊控制的工作特点和工作方式等。利用其特点，根据自己的要求，建立模糊控制系统。同时作为智能领域的最具实际意义的一种控制方法，已经在洗衣机的控制方面解决了传统控制方法无法或难以解决的问题，取得了令人瞩目的成果。 参考文献 1 褚静 .模糊控制原理与应用 M.北京：机械工业出 版社， 1999， 5. 2 林刚 .模糊控制及其在家用电器中的应用 M.北京：
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