二级倒立摆的泛逻辑稳定控制研究

针对二级倒立摆的稳定控制问题,提出了一种以泛逻辑学为逻辑基础的控制器,控制器以任意区间[a,b]上的零级泛组合运算模型为核心决策部件,决策过程中考虑到输入变量之间的关系、输入量的测量误差,并允许决策门限连续可变。对二级倒立摆实物系统的泛逻辑稳定控制实验和抗干扰实验,以及同模糊控制方法和线性二次型最优状态调节器控制效果的比较证明了该方法的有效性和优越性。     

模糊控制的现状与发展

<正>近些年来,模糊控制得到了很快的发展,这主要是由于模糊控制器可以应用专家的控制经验,对难以建立精确数学模型的北空过程实现自动控制。在日本,模糊控制得到了广泛的应用。许多公司成立了模糊系统研究机构专门从事模糊系统的研究。并取得了很好的进展。表现在模糊控制在洗衣机、吸尘器、冶金、制造等自动控制行业中的应用。除此之外,模糊逻辑芯片和模糊计算机的研制也取得了进展。模糊集合理论是模糊控制器的基础,模拟人的知识表达、知识推理方法是模糊理论的表达方法,其基本内容包括：模糊化、模糊控制规则、模糊推理和精确化。模糊控制是一种类人智能控制,可以实现非线性控制,可以得到比常规控制更优良的控制效果,能实现对复杂过程的控制。然而,模糊控制要有较好的发展,必须具有较完善的控制规则。对于某些复杂的工业过程,有时难以总结出较完整的经验,并且当对象动态特性发生变化,或者受到随机干扰的影响时模糊控制的效果为了促进模糊控制的深入发展。至今为止,国际上召开了五届IFSA全世界学术大会,众多学者也进行了卓有成效的工作,对常规模糊控制进行了改进。1常规模糊控制的改进1．1Fuzzy—PIS复合控制在模糊控制器中引入PI控制就构成了Fuzzy-PID复合控制。实现途径：大偏差范围内采用模糊控制,在小偏差范围内采用PID控制,二者的转换由软件根据事先给定的偏差范围自动实现。同PID相比,它具有更快的动态相应特性,跟小的超调,同模糊控制相比,具有更高的稳态精度。这种控制器无需对系统进行模型辨识,并且能用低档次危机实现,是改善模糊控制器稳态性能的一种途径。1．2三位模糊控制器在模糊控制器输入引入误差E,误差变化C和误差变化的速率R等三维变量。三位模糊控制器进一步结束了传统的为模糊控制器的快速响应与稳定性之间的矛盾,提高了对告诫系统进行模糊控制的适应性。1．3Smith-Fuzzy控制器将常规Smith预估控制中的PID控制器换成模糊控制器而构成的Smith—Fuzzy控制器能同时完成对时变系统控制和对纯滞后进行补偿的两个功能,即对纯滞后特性有较好的补偿作用,又对被控对象参数变化有较强的适应能力。1．4专家模糊控制器专家模糊控制器是在专家系统的一般结构与概念基础上,引入了模糊集合表达和模糊推理而构成的控制器。它可以积累、学习、修改专家的控制经验,表达复杂的过程知识,处理控制过程的不确定性,解决复杂的实际过程控制问题。它一般包括控制规则库、推理结构、规则学习单元等,其中控制规则库是系统的基础,存放大量用于过程的控制规则,而推理机是专家模糊控制器核心部分,它要求能根据事实推出结论,而不是简单地去搜索现成的     

泛逻辑控制模型研究

提出了一种基于泛逻辑学中零级泛组合模型的泛逻辑控制器，并根据输入变量数目的不同，设计了一维到四维泛逻辑控制模型结构。由于考虑到输入量之间的广义相关性，泛逻辑控制模型具有较强的通用性和适应能力，针对不同被控对象无须单独设计，是一种具有柔性潜质的智能控制模型。对典型线性和非线性系统的控制实验，证明了模型的有效性和优越性。     

常见模糊蕴涵算子的模糊系统及其响应函数

详细讨论了较常见的21种模糊蕴涵算子构成的模糊控制器及其响应函数.主要结果是,异常蕴涵算子模糊控制算法都可归结为某种插值方法,它们相应的模糊控制器均具有函数逼近的泛性且彼此等效;而正常蕴涵算子(包括正规蕴涵算子的导出算子)模糊控制算法均非插值方法,其模糊控制器都不具有函数逼近的泛性,除Zadeh蕴涵算子外,这些正常蕴涵算子的模糊控制器均只具备阶跃输出功能且在一定意义下相互等效.     

卷染机模糊控制系统设计

采用模糊逻辑控制器设计控制规律,提出了对具有明显耦合作用的二输入/二输出系 统的一种模糊控制器设计方案,即"在线规则自调整"和"主从交替"策略.在模糊控制系统中采 用了变频调速器作为执行元件控制张力和线速.以卷染机为控制对象,用8098和两台变频调速 器实现了整个模糊控制系统,样机运行的测试结果表明,该模糊控制系统设计是成功的.     

基于模糊误差判断算法的航空发动机PID控制

普通比例积分微分(PID)控制与其他智能控制相比较,应用广泛,且算法更简单、容易实现。但是应用到复杂的、多变的航空发动机控制时,其难以满足其控制要求。为实现对航空发动机的智能控制,提出模糊误差判断PID控制。由模糊规则表、误差判断规则以及PID控制组成模糊误差判断PID控制器。该方法对控制过程中改变模糊规则表进行了研究。模糊规则表根据经验得出;误差判断规则将根据误差的大小,对模糊规则表进行修改;模糊规则表与PID控制器结合调节控制量,达到控制执行机构的目的。使用MATLAB/Simulink进行算法仿真。仿真结果显示:模糊误差判断PID控制算法运用于航空发动机控制效果良好,验证了所提算法的可行性。仿真结果证明了改变模糊控制规则表的控制方法是有效的。该研究为设计智能控制提出了一种新的方法。     

泛蕴涵推理机及其应用

本文提出模糊系统中基于泛逻辑的泛蕴涵推理机，给出其在描绘函数图形时的应用，同时比较了它与Mamdani型和Lasen型两种模糊系统在描绘函数图形时的误差。分析和比较表明，在相同规则下含有泛蕴涵推理机的模糊系统产生的误差最低。     

基于模糊树模型的自适应模糊滑模控制方法

本文针对单输入–单输出仿射非线性系统提出了一种基于模糊树模型的具有监督控制器的模糊滑模控制方法. 该方法用模糊树模型逼近非线性系统中的未知非线性函数, 得到初始的控制器, 然后在线调节模糊树模型中的线性参数, 改善控制器的性能, 实现对有界参考输入信号的跟踪控制. 模糊树辨识方法自适应划分输入空间, 大大减少模糊规则的数目, 在一定程度上可以缓解困扰模糊控制中的”规则爆炸”问题. 该方法通过监督控制器保证闭环系统所有信号有界. 通过理论分析, 证明了跟踪误差收敛到零. 用倒立摆进行仿真验证, 结果表明该方法用较少的模糊规则, 就能得到满意的控制效果, 有推广应用价值.     

一种控制规则在线自调整模糊控制器

以简单实用、归一模糊量化的方式设计了一种模糊控制器,并提出一种新的模糊控制规则在线自调整控制方案,以提高模糊控制的性能.其中归一量化实现输入的“归档”,用修正函数调整控制规则实现“分档”控制.仿真结果证明了该方法的有效性.     

一种模糊PID-Smith污水处理的控制方法

针对污水处理控制系统的大惯性、大时滞及时变等特点,在分析常规PID控制和模糊控制不足的基础上,以溶解氧DO为控制对象,建立了一种Smith预估器+模糊PID组合控制器.该组合模型中的模糊控制部分以误差和误差变化率作为输入,通过模糊推理实现对PID的3个参数,即比例常数、积分常数和微分常数的自整定,以满足被控对象DO的不同误差和误差变化率对控制器参数的要求:采用Smith预估器实现对被控制对象的时间滞后的修正.该模型集成了模糊控制器鲁棒性高、PID静态控制,及Smith预估器可以补偿时滞的优点.通过对SBR污水处理系统的控制仿真,并与常规PID和模糊PID控制效果比较,超调量和调节时间明显降低,证实了组合控制器的优越性,从而为解决大滞后大惯性系统提供一种有效途径.     

任意区间上的泛组合运算模型研究

泛组合运算为处理复杂系统中因素间相互冲突或协调的关系提供了有效解决途径。针对传统泛组合运算模型是基于单位区间[0,1]的理想情况,重点对在任意区间上取值的泛组合运算模型进行研究,给出并严格证明了其具有的一系列重要性质,为泛组合运算模型在控制中的应用提供了有力的依据。     

不等权泛组合运算模型研究

实际复杂系统中的各因素一般具有不同的权重,针对现有的泛组合运算模型描述的是一种理想的等权情况,给出了两种广义加权算子模型,并据此提出了一种不等权泛组合运算模型,从而可以更准确地处理复杂系统中各因素间关系的不确定性问题.     

基于泛逻辑学的模糊逻辑关系柔性的研究

模糊逻辑是许多实际应用的逻辑基础,但是其理论基础还不太成熟,不能够实现真正的柔性,这也就影响了它的应用范围.逻辑学正处于第二次革命中,也就是由刚性逻辑到柔性逻辑的转变,泛逻辑学正是由何华灿教授建立的一种新的柔性逻辑体系.只有在泛逻辑学的框架内才能真正实现模糊逻辑关系的柔性化.     

泛逻辑的基本形式演绎系统UL及其可靠性

1 引言自Zadeh于1965年建立模糊集理论以后,一种初始形态的模糊逻辑也被提出。尽管模糊推理在模糊控制中有直接的应用,也受到模糊系统与人工智能学界的广泛关注,但是,由于模糊推理长期以来没有严格的逻辑基础,致使其进一步发展受到限制,且不可避免地受到怀疑与批判。不过,近年来,以王国俊教授为首的一批学者成功地将模糊逻辑和模糊推理结合起来,通过建立模糊逻辑的形式演绎系统、创建模糊推理的三I算法等一系列漂亮的工作,极大地推动了这一领域向理论和应用的纵深发展。     

两款通用模糊控制器的设计与实现

介绍了两款基于高性能单片机的通用模糊控制器的设计与实现,对其系统结构和各功能模块作了详细的描述。这两款通用模糊控制器成本低、可靠性高,为锅炉燃烧控制等实际应用提供了合适的硬件平台。     

网络时延的模糊逻辑补偿方法的研究

当网络应用到控制系统中时,网络将引起时延,从而对闭环网络控制系统产生一些不利的影响,比如系统性能下降,系统不稳定等。本文介绍了通过在已有的PI控制器的基础上,再增加一个模糊逻辑补偿器来补偿网络控制系统中网络所引起的时延,其优点是不需要再重新设计已有的PI控制器,而只是简单地将模糊逻辑控制器的输出作为一个参数来调节PI控制器所提供的控制信号。文中采用了MATLAB/SIMULINK仿真,仿真结果表明了该方法的有效性。     

人工智能科学中的概率逻辑

人工智能科学，从其诞生之日起便与逻辑学密不可分。本文首先对逻辑学的分类、相互关系以及泛逻辑的概念等进行了讨论，并对人工智能中逻辑学的应用及发展进行了必要的分析。然后讲述了逻辑学与概率论两大理论基础之上的不确定性推理方法——概率逻辑，重点研究了二值概率逻辑与三值概率逻辑。最后阐述了概率逻辑在人工智能科学中的应用以及对它的思考。     

通用型模糊控制器的数字仿真

提出一种通用型模糊控制器的混合模糊控制策略。通过数字仿真表明，此控制策略通用性强，适应面宽，参数整定方便，既有良好的动态特性，又有很好的稳态特性。     

满足复杂要求的机器人最优巡回控制系统设计与实现

本文结合线性时序逻辑理论与模糊控制方法,设计并实现了一种满足复杂任务需求的移动机器人巡回控制系统,它既能够针对复杂时序任务进行路径规划,又能够对机器人进行模糊控制实现路径跟踪.首先,基于线性时序逻辑理论,确定能够满足复杂巡回任务需求的全局最优路径.接着,根据所获得的最优路径,采用模糊控制方法设计轨迹跟踪控制器,使其通过实时位姿反馈对机器人进行路径跟踪控制.仿真结果验证了移动机器人巡回控制系统的有效性.最后,基于E-Puck移动机器人构建了能够满足复杂任务需求的移动机器人巡回控制实验系统.基于所提出的最优巡回路径规划算法和模糊控制器设计方法,通过图像处理、数据通信、算法加载等软件模块的实现完成了满足复杂任务需求的移动机器人巡回控制.     

网络时延的模糊逻辑补偿方法的研究

当网络应用到控制系统中时，网络将引起时延，从而对闭环网络控制系统产生一些不利的影响，比如系统性能下降，系统不稳定等。本文介绍了通过在已有的PI控制器的基础上，再增加一个模糊逻辑补偿器来补偿网络控制系统中网络所引起的时延，其优点是不需要再重新设计已有的PI控制器，而只是简单地将模糊逻辑控制器的输出作为一个参数来调节PI控制器所提供的控制信号。文中采用了MATLAB／SIMULINK仿真，仿真结果表明了该方法的有效性。