模糊预测控制原理及其实现方法

模糊预测控制是近十几年发展起来的一类新型控制算法,是模糊控制与预测控制相结合的产物。本文从过程预测信息处理和模糊决策优化两个大方面,对现有模糊预测控制原理及其实现方法作一综述。     

一种模糊神经网络自适应预测控制方案的研究

在过程控制中,由于被控对象常具有非线性、不确定性及参数时变等复杂因素,难以建立精确的数学模型,从而直接影响了控制效果,提出了一种模糊神经网络自适应预测控制议案,对学习公式进行了理论指导,并结合误差补偿以提高预测控制的精度,仿真实验表明,该算法可实现模糊控制和神经网络的优势互补,对非线性复杂系统具有良好的控制性能。     

一类时滞系统的模糊预测控制方法

对模糊控制和预测控制相结合的控制方法进行研究,提出了一种简单易于实现的模糊预测控制的组合方法.此方法将模糊控制的定性分析特点和预测控制的定量分析特点有效地结合起来,同时积分器的引入可以消除稳态偏差.仿真结果表明,该方法对控制作用的滞后时间不确定的系统十分有效.     

风机调速系统模糊预测控制器的设计与仿真

针对煤矿通风系统的非线性、强耦合、多干扰等特性,设计了一种模糊预测控制器来实现对风机的变频调速,使矿井内风压保持恒定。该控制器的设计在动态矩阵控制的基础上将模糊控制和预测控制相结合,先利用T-S模糊模型预测系统输出,再利用模糊推理修正模糊模型的预测输出,最终使控制器的输出满足系统要求。最后对系统进行仿真,结果表明：所设计的控制器具有较好的稳态精度和动态特性,有效改善了矿井内风压的控制性能。     

模糊预测控制在变频恒压供水系统中的应用

采用模糊控制和预测控制相结合的控制方法,研究在城市住宅小区的供水要求背景下,设计出模糊预测自整定PID控制器来实现变频恒压供水系统,得到不同控制方式下系统的动态性能、稳态品质。通过对系统进行仿真,研究结果显示:针对传统供水系统的非线性以及参数调整困难的问题,采用模糊预测控制方式,体现了很好的鲁棒性,对环境变化具有较好的适应性,使得水压能够很好地跟随设定水压变化,满足系统在误差和精度上的要求,从而体现该控制方法对解决复杂系统实现了比较好的控制效果。     

基于模糊模型的大范围预测平均控制器

将预测控制思想推广到模糊模型，导出一一类基于模糊模型的大范围预测平均控制算法，仿真结果表明，当被控对象为一复杂动态过程时，此类算法明显优于单独模糊控制器和单独的预测控制器。     

新型有轨电车ATP系统的研究

当前有轨电车ATP系统采用PID控制,该控制是一种按照事先安排好的行车曲线进行速度控制的方法,这种方法的缺点是控制速度时的加减切换次数过多,既不利于平稳运行,又破坏乘坐的舒适性同时减低了停车精度。本文采用模糊预测控制对新型有轨电车的ATP系统进行研究,运用Visual C 6.0对整个系统进行了建模与仿真,并对仿真结果进行了分析。实验结果表明：在采用模糊预测控制之后,新型有轨电车ATP系统的性能得到了改善和提高,克服了PID控制的不足,并且具有节能的效果。     

基于PLC的电锅炉温度模糊预测PID控制

根据电锅炉系统的时滞和非线性特点,结合模糊控制和预测控制两种方法,设计了模糊预测PID控制器.介绍了电锅炉结构和工作原理,以S7-300 PLC为核心,对电锅炉温度控制系统进行了硬件和软件设计.在Matlab中仿真表明,模糊预测PID控制器系统超调量和稳态误差都很小,提高了系统的控制精度,具有良好的控制效果.     

新型有轨电车自动防护系统的研究

当前有轨电车(ATP)系统采用PID控制,该控制是一种按照事先安排好的行车曲线进行速度控制的方法,这种方法的缺点是控制速度时的加减切换次数过多,既不利于平稳运行,又破坏乘坐的舒适性同时减低了停车精度。采用模糊预测控制对新型有轨电车的ATP系统进行研究,运用Visual C++6.0对整个系统进行了建模与仿真,并对仿真结果进行了分析。实验结果表明:在采用模糊预测控制之后,新型有轨电车ATP系统的性能得到了改善和提高,克服了PID控制的不足。     

基于模糊预测控制的机车制动控制方法

为了减少模型参数、噪声耦合和随机性干扰对机车制动控制系统控制精度和稳定性的影响,提出1种基于模糊预测控制的制动控制方法,利用基于满意度的T-S模糊建模方法建立精确的预测模型.研究结果表明:通过模糊遗传算法进行滚动优化,获得全局最优解作为预测控制控制器的输出,进而提高系统控制快速性和稳定性,仿真结果验证了该方法的有效性.     

非线性大滞后系统的单神经元模糊预测控制

提出一种单神经元模糊预测PID控制策略,无需对复杂控制过程建立数学模型,只要检测过程的实际输出和期望输出,通过模糊预测控制修正单神经元PID控制规则,即可对非线性大滞后系统实现自适应控制.对于大滞后扰动系统,在稳定性、快速性、鲁棒性方面明显优于常规单神经元PID控制器.仿真结果表明,该方法应用于非线性大滞后系统具有良好的控制品质.     

连续搅拌反应釜的自适应模糊辨识与预测控制

化工领域为保证生产安全,对温度、压强、浓度等工艺指标有严格的要求。连续搅拌反应釜属于典型的化工设备,存在较强的非线性和时滞性,传统的建模与控制方法无法满足其精度要求。针对连续搅拌反应釜系统提出一种自适应模糊辨识与预测控制的方法。首先根据模糊划分C均值聚类算法得到模糊隶属度和初始聚类中心,在此基础上采用分层遗传算法进一步优化连续搅拌反应釜T-S模糊模型的参数。其次,采用自适应机制遗忘因子递推最小二乘法来估计T-S模糊模型的后件参数。最后,基于得到的T-S模糊模型,对连续搅拌反应釜进行自适应模糊广义预测控制,仿真结果验证了该算法的有效性。     

步长自调整的预测模糊控制器的研究

在介绍灰色模型(GM)建模的基础上,把预测控制的思想引入到模糊控制器中。模糊控制器的两个输入变量为设定值,与灰色预测模型的输出值之间比较得到预测误差及其预测误差的变化率。并根据过程状态提出了一种预测步长自调整的模糊决策机制,进一步改善系统的控制性能,即把由模糊决策器得到的预测步长作为灰色预测模型的一个输入来控制。仿真结果表明,该方法具有良好的控制性能和实用价值。     

闪速炉的仿人模糊质量控制模型

在闪速熔炼过程模糊质量模型的基础上，进一步提出了闪速炉仿人模糊质量控制模型，即利用Takagi-Sugeno-Kang(TSK)模糊模型建立闪速熔炼炉产品质量的控制模型，并对控制模型进行了结构辨识和模型参数调整，在此基础上，针对闪速炉的运行状况，分别建立了静态和动态质量控制模型，仿真结果表明：动态质量控制模型要优于静态模型，在生产现场经过2个月的控制模型离线指导操作工操作，质量指标能够稳定地控制在指定的范围内，证实了动态模糊质量控制模型的有效性。     

温度预测模糊控制系统

将预测控制与模糊控制结合起来,形成一种预测模糊控制算法,并将该算法用于工业电阻炉的实时温度控制,获得了良好的控制效果。算法中,预测控制负责提高控制精度,模糊控制负责为实时控制提供预测模型未收敛时的控制量及模型收敛后的修正前控制量。     

离散非线性系统模糊双模预测控制算法

针对一般离散非线性系统,将模糊系统对非线性系统的逼近能力与预测控制算法相结合,提出一种基于模糊系统逼近的双模预测控制算法·在吸引域外,以模糊系统为预测模型计算控制量,并施加于实际系统;在吸引域内,切换至一个渐进稳定的线性控制器·在满足一定条件下,给出预测模型与非线性系统性能指标间的关系,分析了闭环系统的稳定性·最后以一个仿真例子说明了算法的有效性·     

永磁同步电动机调速系统的模糊控制与仿真

对电动汽车驱动用永磁同步电动机(Permanent Magnet Synchronous Motor 缩写为PMSM)的调速系统进行模糊控制并对其结果进行仿真.对PMSM进行数学建模,根据其数学模型在MATLAB/Simulink下建立PMSM、PMSM测量环节、dq/abc转换器和PWM三相逆变器的仿真模块并进行封装.采用二维模糊设计, 以电动汽车行驶时所要求的电动机转速n′与电动机的实际转速n之间的偏差E和其偏差变化率EC作为系统的输入变量,把控制占空比的电流信号U作为输出语言变量,进行模糊控制器的设计.根据PMSM的各模块和所设计的模糊控制器,在MATLAB /SIMULINK下创建电动汽车PMSM调速系统的模糊控制仿真结构模型,并进行仿真,从而验证控制方法的正确性.