基于粒子群算法变论域的模糊控制策略研究及其应用

论文摘要

随着现代工业生产日趋大型化和复杂化,对控制系统的要求也越来越高。模糊控制具有不依赖被控对象的数学模型、鲁棒性强等特点,模糊控制器的应用领域也越来越广泛。然而,随着模糊控制应用的不断增多,模糊控制器的一些不足也不断暴露出来。如档级有限,精度较低等。论文在变论域模糊控制的基础上提出一种基于粒子群算法变论域的模糊控制策略,该控制策略能有效克服模糊控制档级有限,控制精度较低等问题。首先,详细介绍了模糊控制系统的工作原理和设计方法,对模糊控制及粒子群算法的研究现状和意义进行了综述,阐述了众多专家学者的研究方向及其取得的研究成果。然后,对模糊控制的插值原理、模糊规则和控制函数的单调性以及定式变论域模糊控进行了分析,提出了基于粒子群算法变论域的模糊控制策略,以改善变论域模糊控制的相关性能,并详细说明了该控制策略的设计思想和实现,分析了应用粒子群算法寻优的伸缩因子所具有的特性与定式变论域模糊控制算法中伸缩因子的特性的异同,并应用基于粒子群算法变论域的模糊控制策略对一阶和二阶控制对象,分别进行了Matlab仿真实验。通过与常规模糊控制和定式变论域模糊控制的仿真结果进行对比分析,验证了算法能有效克服常规模糊控制的精度较低等固有缺陷,并在一定程度上提高了模糊控制的反应速度。最终,论文以Me093395-H1型传感器实训平台为硬件基础,建立了应用基于粒子群算法变论域的模糊控制策略的液位控制系统,以验证该策略在实际控制中的效果。实验结果表明,该控制策略能有效提高控制系统的动态品质和稳态精度,具有很好的实际应用前景。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 模糊控制概述
• 1.1.1 模糊控制的研究意义
• 1.1.2 模糊控制的发展与应用
• 1.1.3 模糊控制存在的问题和发展趋势
• 1.2 粒子群算法
• 1.2.1 粒子群算法概述
• 1.2.2 粒子群算法的应用
• 1.3 本文主要的研究内容
• 第二章 模糊控制器的原理和设计
• 2.1 模糊控制器的结构和原理
• 2.1.1 模糊控制器的基本结构
• 2.1.2 模糊控制器的工作原理
• 2.2 模糊控制器的设计
• 2.2.1 模糊控制器结构选择
• 2.2.2 模糊控制器的设计
• 2.3 本章小结
• 第三章 基于粒子群算法变论域的模糊控制策略
• 3.1 变论域模糊控制
• 3.1.1 模糊控制的插值原理
• 3.1.2 模糊规则和控制函数的单调性
• 3.1.3 变论域模糊控制原理及实现
• 3.2 基于粒子群算法变论域的模糊控制策略
• 3.2.1 粒子群算法基本原理
• 3.2.2 PSO标准算法的参数分析
• 3.2.3 基于PSO变论域的模糊控制设计思想
• 3.3 本章小结
• 第四章 VUFConPSO算法的仿真实验和分析
• 4.1 水箱液位系统模型的建立
• 4.1.1 水箱液位系统组成
• 4.1.2 水箱液位系统建模
• 4.2 VUFConPSO算法仿真试验及对比分析
• 4.2.1 一阶系统的仿真实验及分析
• 4.2.2 二阶系统的仿真实验及分析
• 4.3 本章小结
• 第五章 VUFConPSO在液位控制系统中的应用
• 5.1 Me093395-H1型传感器实训平台简介
• 5.2 基于VUFConPSO算法的液位控制系统设计
• 5.2.1 系统总体方案
• 5.2.2 控制器的实现
• 5.3 液位控制实验结果及其分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 攻读硕士期间主要成果