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1、采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物模糊控制的优缺点模糊控制的优缺点设计时不需要建立被控制对象的数学模型，只要求掌设计时不需要建立被控制对象的数学模型，只要求掌握人类的控制经验。握人类的控制经验。系统的鲁棒性强，尤其适用于非线性时变、滞后系统系统的鲁棒性强，尤其适用于非线性时变、滞后系统的控制的控制n优点：优点：采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物模糊控制的优缺点模糊控制的优缺点模糊化和反模糊化过程缺
2、乏系统的方法，主要靠经验和模糊化和反模糊化过程缺乏系统的方法，主要靠经验和试凑。试凑。总结模糊控制规则有时比较困难。总结模糊控制规则有时比较困难。控制规则一旦确定，不能在线调整，不能很好地适应情控制规则一旦确定，不能在线调整，不能很好地适应情况的变化。况的变化。模糊控制器由于不具有积分环节，因而稳态精度不高。模糊控制器由于不具有积分环节，因而稳态精度不高。 n缺点：缺点：模糊控制的改进方法模糊控制的改进方法采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物Why?n模糊控制的特点可以实现人的控制策略可以实现人的
3、控制策略易于实现易于实现在平衡点附近会产生振荡，稳态精度较差在平衡点附近会产生振荡，稳态精度较差提高控制精度必须以多分档为代价，因此使提高控制精度必须以多分档为代价，因此使得规则数和计算量大大增加得规则数和计算量大大增加vPID控制的特点：控制的特点：运用普遍运用普遍参数对控制性能具有较大影响参数对控制性能具有较大影响模糊PID采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物3.3.2 模糊控制与模糊控制与PID控制的结合控制的结合 - 双模控制双模控制 双模控制器由模糊控制器和双模控制器由模糊控制器和PI控
4、制器并联组成。控制开关在系统误差较大时控制器并联组成。控制开关在系统误差较大时接通模糊控制器，来克服不确定性因素的影响；在系统误差较小时接通接通模糊控制器，来克服不确定性因素的影响；在系统误差较小时接通PI控控制器来消除稳态误差。制器来消除稳态误差。控制开关的控制规则可以描述为：控制开关的控制规则可以描述为： 采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物基于切换方式实现的模糊基于切换方式实现的模糊PID控制器控制器Fuzzy控制器控制器PID控制器控制器对象对象对象对象|e|Er-ye采用PP管及配件：根
5、据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物基于切换方式实现的模糊基于切换方式实现的模糊PID控制器控制器nExample:采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物Simulink仿真实现采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物Switch介绍采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证
6、切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物控制效果模糊模糊PIDPIDKp=2, Ki=1, Kd=0采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物基于参数自整定的模糊PID控制器PID控制器控制器对象对象对象对象r-yeFuzzy控制器控制器dkpdkidkdde/dt采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物确定输入、输出变量n 输入变量：e、den 输出变量：PID控制器控制器对象对象对象对象r-yedkpdkidk
7、ddeeFuzzy控制器控制器参数整定采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物讨论：PID对控制系统的影响n比例系数（比例系数（现在现在）：）：加快系统的响应速度，提高系统的调节精度。Kp越大，系统的响应速度越快，系统的调节精度越高，但易产生超调，甚至导致系统不稳定。Kp 取值过小，则会降低调节精度，使响应速度缓慢，从而延长调节时间，使系统静态、动态特性变坏。n积分系数（积分系数（过去过去）：）：消除系统的稳态误差。Ki越大，系统的稳态误差消除越快，但Ki过大，在响应过程的初期会产生积分饱和现象，从而
8、引起响应过程的较大超调。若Ki过小，将使系统稳态误差难以消除，影响系统的调节精度。n微分系数（微分系数（未来未来）：）：改善系统的动态特性。其作用主要是能反应偏差信号的变化趋势。并能在偏差信号值变得太大之前，引入一个有效的早期修正信号，从而加快系统的动作速度，减少调节时间。采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物模糊规则表dKp,dKi,dKdNBNMNSZOPSPMPBNBPB,NB,PSPB,NB,NSPM,NM,NBPM,NM,NBPS,NS,NBZO,ZO,NMZO,ZO,PSNMPB,NB,
9、PSPB,NB,NSPM,NM,NBPS,NS,NMPS,NS,NMZO,ZO,NSNS,ZO,ZONSPM,NB,ZOPM,NM,NSPM,NS,NMPS,NS,NMZO,ZO,NSNS,PS,NSNS,PS,ZOZOPM,NM,ZOPM,NM,NSPS,NS,NSZO,ZO,NSNS,PS,NSNM,PM,NSNM,PM,ZOPSPS,NM,ZOPS,NS,ZOZO,ZO,ZONS,PS,ZONS,PS,ZONM,PM,ZONM,PB,ZOPMPS,ZO,PBZO,ZO,NSNS,PS,PSNM,PS,PSNM,PM,PSNM,PB,PSNB,PB,PBPBZO,ZO,PBZO,ZO,PM
10、NM,PS,PMNM,PM,PMNM,PM,PSNB,PB,PSNB,PB,PBeec采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物参考论文n模糊自整定PID控制器的设计及其应用，吴振顺，姚建均，岳东海，哈尔滨工业大学学报，2004年11月。采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物3.3 模糊控制的改进方法n 串联控制串联控制 当当|E|1时时, 系统的误差系统的误差e和模糊控制器的输出和模糊控制器的输出u的和作为
11、的和作为PI控制器的输入控制器的输入, 克服不确定性因素的影响克服不确定性因素的影响,且有较强的控制作用且有较强的控制作用; 当当|E|1时时, 模糊控制器输出断开模糊控制器输出断开,仅有仅有e加到加到PI控制器的输入控制器的输入, 消除稳态误差消除稳态误差。 采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物3.3 模糊控制的改进方法n 并联控制并联控制 当当|E|1时，模糊控制器开关闭合，时，模糊控制器开关闭合，PI控制器的输出和模糊控制器的输出的和作控制器的输出和模糊控制器的输出的和作为被控对象的输入为被
12、控对象的输入, 克服不确定性因素的影响克服不确定性因素的影响,且有较强的控制作用；且有较强的控制作用；当当|E|1时时, 模糊控制器输出断开，仅有模糊控制器输出断开，仅有PI控制器控制对象控制器控制对象, 消除稳态误差。消除稳态误差。 采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物3.3.3 自校正模糊控制自校正模糊控制普通模糊控制器的普通模糊控制器的参数参数和和控制规则控制规则在系统运行时无法在在系统运行时无法在线调整，自适应能力差线调整，自适应能力差自校正模糊控制器通常分为两种：自校正模糊控制器通常分为
13、两种：n 参数参数自校正模糊控制器自校正模糊控制器n 规则规则自校正模糊控制器自校正模糊控制器 自校正模糊控制器自校正模糊控制器在线修正模糊控制器的参数或控制规则，在线修正模糊控制器的参数或控制规则，增强模糊控制器的自适应能力增强模糊控制器的自适应能力采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物参数自校正模糊控制器参数自校正模糊控制器1）量化因子量化因子e、ec和比例因子和比例因子u对控制性能的影响对控制性能的影响 如果如果E、EC、U的论域和控制规则是确定的，那么模糊查询表是确定的，的论域和控制规则是确
14、定的，那么模糊查询表是确定的，也就是说，也就是说，E、EC和和U的关系是确定的，将这种关系可以用函数描述为：的关系是确定的，将这种关系可以用函数描述为： U(k)=f E(k),EC(k) 采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物2）Ke、Kec、Ku的调整方法的调整方法系统状态系统状态性能要求性能要求参数调整的要求参数调整的要求原因原因e和和ec较大较大尽快消除误差，尽快消除误差，加快响应速度加快响应速度降低降低Ke和和Kec；加大加大Kuv降低降低KeKe和和KecKec可以降低对可以降低对e e
15、和和ecec输入量的分辨率输入量的分辨率, ,使使得得e e、ecec的减少不致于使控的减少不致于使控制器的减少太多。制器的减少太多。v加大比例因子加大比例因子Ku,Ku,可以获可以获得较大的控制量得较大的控制量, ,使响应加使响应加快。快。e和和ec较小较小系统已经接近系统已经接近稳态稳态,此时要此时要求提高系统精求提高系统精度度,减少超调减少超调量量加大加大Ke和和Kec；降低降低Kuv增大增大KeKe和和KecKec可以提高对输可以提高对输入变化的分辨率，使得控制入变化的分辨率，使得控制器可以对微小的误差做出反器可以对微小的误差做出反应，提高稳态的精度应，提高稳态的精度v减少减少KuKu
16、，以减小超调量，以减小超调量采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物3.3 参数自校正模糊控制器根据上述参数自调整的原则和思想，可以设计一个根据上述参数自调整的原则和思想，可以设计一个模糊参数调整器模糊参数调整器，在线，在线地根据偏差地根据偏差e e和偏差变化和偏差变化ecec来调整来调整KeKe、KecKec、KuKu的取值。的取值。 在不影响控制效果的前提下，可以取在不影响控制效果的前提下，可以取KeKe、KecKec增加的倍数与输出的比例因子增加的倍数与输出的比例因子KuKu减小的倍数相同。减小
17、的倍数相同。 确定模糊控制器的输入变量和输出变量；确定模糊控制器的输入变量和输出变量； 该模糊参数调整器的输入与模糊控制器的输入相同，为偏差该模糊参数调整器的输入与模糊控制器的输入相同，为偏差E和偏差和偏差变化变化EC；输出为；输出为Ke、Kec的增加倍数的增加倍数N（即（即Ku的减小倍数）。的减小倍数）。 n模糊参数调整器的设计模糊参数调整器的设计采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物参数自校正模糊控制器E、EC的隶属函数分布的隶属函数分布确定输入，输出的论域、语言取值及其隶属函数；确定输入，输出
18、的论域、语言取值及其隶属函数；l输入输入E、EC的论域都定义为的论域都定义为:E、EC-6, -5, , -1, 0, 1, , 5, 6l语言值定义为：语言值定义为：PB，PM，PS，ZO，NS，NM，NB采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物参数自校正模糊控制器l N的论域定义为：的论域定义为：1/8,1/4,1/2,1,2,4,8；l 语言值定义为：语言值定义为：(高缩高缩)、(中缩中缩)、(低缩低缩)、(不变不变)、(低放低放)、(中放中放)、(高放高放) ； N的隶属函数分布的隶属函数分布
19、 采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物参数自校正模糊控制器总结专家控制规则及其蕴涵的模糊关系总结专家控制规则及其蕴涵的模糊关系 N的调整规则表的调整规则表 根据规则表蕴涵的模糊关系，经过模糊推理和清晰化操作，可以总结出相根据规则表蕴涵的模糊关系，经过模糊推理和清晰化操作，可以总结出相应的模糊参数调整查询表。应的模糊参数调整查询表。 CH(高缩高缩)、CM(中缩中缩)、CL(低缩低缩)、OK(不变不变)、AL(低放低放)、AM(中放中放)、AH(高放高放)采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管
20、及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物参数自校正模糊控制器参数自校正模糊控制系统原理图参数自校正模糊控制系统原理图 采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物参数自校正模糊控制器实现步骤（1）以原始的以原始的Ke和和Kec对对e和和ec进行量化得到进行量化得到E、EC；（2）由）由E、EC查模糊参数调整查询表得出调整倍数查模糊参数调整查询表得出调整倍数N;（3）令）令Ke =KeN， Kec =KecN ， Ku =Ku/N ；（4）用调整后的）用调整
21、后的Ke 、 Kec 对对e和和ec重新量化；重新量化；（5）用重新量化的）用重新量化的E、EC查模糊控制表查模糊控制表,得出控制量得出控制量U。（6）用比例因子）用比例因子Ku 乘以乘以U获得控制量获得控制量u。 采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物规则规则自校正模糊控制器自校正模糊控制器 u控制规则和查询表都是在人工经验的基础上设计控制规则和查询表都是在人工经验的基础上设计出来的，因而难免带有主观因素，使控制规则往往出来的，因而难免带有主观因素，使控制规则往往在某种程度上显得精度不高或不完善在
22、某种程度上显得精度不高或不完善; ;u当对象的动态特性发生变化，或受到随机干扰的当对象的动态特性发生变化，或受到随机干扰的影响时，需要对控制规则和查询表及时进行修正。影响时，需要对控制规则和查询表及时进行修正。1）为什么要进行规则校正）为什么要进行规则校正?采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物规则规则自校正模糊控制器自校正模糊控制器 对于一个二维模糊控制器，当输入变量偏差对于一个二维模糊控制器，当输入变量偏差E E、偏差变化、偏差变化ECEC和输出控制量和输出控制量U U的论域等级划分相同时，则其
23、控制查询表可以近似归纳为：的论域等级划分相同时，则其控制查询表可以近似归纳为：在上式的基础上引入一个调整因子，则可得到一种带有调整因子的控制规在上式的基础上引入一个调整因子，则可得到一种带有调整因子的控制规则：则：为调整因子或加权因子，它反映了误差为调整因子或加权因子，它反映了误差E和误差变化和误差变化EC对控制输出量对控制输出量U的加权程度，通过调整的加权程度，通过调整值，可以达到改变控制规则的目的。值，可以达到改变控制规则的目的。 2）如何进行规则的校正？）如何进行规则的校正？采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保
24、持熔接部位干净无污物规则规则自校正模糊控制器自校正模糊控制器n的调整对控制性能的影响的调整对控制性能的影响l当误差较大时，控制系统的主要任务是当误差较大时，控制系统的主要任务是消除误差消除误差，加快响应速度，加快响应速度，这时对误差的加权应该大些；这时对误差的加权应该大些；l当误差较小时，此时系统接近稳态，控制系统的主要任务是使系当误差较小时，此时系统接近稳态，控制系统的主要任务是使系统尽快稳定，减小系统超调，这就要求在控制规则中误差变化起的统尽快稳定，减小系统超调，这就要求在控制规则中误差变化起的作用大些，即对误差变化的加权大些。作用大些，即对误差变化的加权大些。因此，在不同的误差范围时，可
25、以通过调整加权因子，因此，在不同的误差范围时，可以通过调整加权因子，来实现控制规则的自调整。来实现控制规则的自调整。采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物规则规则自校正模糊控制器自校正模糊控制器的调整方法的调整方法1.分段法分段法将误差的取值范围划分为几段，每一段对应一个调整因子将误差的取值范围划分为几段，每一段对应一个调整因子 。的取值的取值随误差的增大而增大。随误差的增大而增大。 采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持
26、熔接部位干净无污物的调整方法的调整方法函数法函数法(2) 偏差大时，偏差大时， 较大，系统能尽快消除偏差较大，系统能尽快消除偏差; 偏差小时，偏差小时， 较小，系统能尽快趋于稳态较小，系统能尽快趋于稳态。即根据模糊目标的隶属函数来调节大小。即根据模糊目标的隶属函数来调节大小。采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物3.3.4 变结构模糊控制变结构模糊控制控制系统在实际运行中，往往会运行于不同的工作状态。在不同的工作状态，控制系统在实际运行中，往往会运行于不同的工作状态。在不同的工作状态，控制的规则、输
27、入输出的论域都不同。控制的规则、输入输出的论域都不同。可以将工作过程划分为几个状态，对不同的状态分别设计不同的模糊控制器。可以将工作过程划分为几个状态，对不同的状态分别设计不同的模糊控制器。系统在运行时，可以根据系统偏差、偏差变化率等状态特征，识别出系统所处系统在运行时，可以根据系统偏差、偏差变化率等状态特征，识别出系统所处的状态，切换到所需的模糊控制器。的状态，切换到所需的模糊控制器。 采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物思考题1.用自己的语言和理解描述：什么是模糊控制？2.模糊控制器的适用场合？3.设速度论域为0,300m/s,请将速度变量用慢，中，快三个模糊集合表示（用图示法表示出来）
