大时滞系统的模糊-smith控制

西安邮电学院毕业设计（论文）题目：大时滞系统的模糊-smith控制院（系）：自动化学院专业：自动化班级：自动化0804班学生姓名：耿宗杰导师姓名：魏秋月职称：讲师起止时间：2012年03月06日至2012年06月11日西安邮电学院毕业设计(论文)任务书学生姓名耿宗杰指导教师魏秋月职称讲师院（系）别自动化学院专业测控技术与仪器题目大时滞系统的模糊-Smith控制任务与要求分析采用常规模糊控制的大时滞系统控制性能不佳的原因,研究适合大时滞系统的模糊-Smith控制策略，并对控制算法进行仿真。算法应用于大时滞系统控制时应具有较好的性能,且对于时滞参数大范围变化的系统应具有良好的鲁棒性。开始日期2010年12月10日完成日期2012年6月25日院长(签字)2011年12月6日西安邮电学院毕业设计(论文)工作计划学生姓名耿宗杰指导教师___魏秋月_职称_讲师_____院（系）别____自动化学院_____专业__自动化__题目__________________________________________________大时滞系统的模糊-Smith控制工作进程3月19日～3月26日收集资料，撰写、提交开题报告3月27日～4月11日方案论证与确定4月12日—4月26日学习、熟悉模糊逻辑工具箱和SIMULINK仿真工具的使用4月27日—5月11日设计模糊-Smith控制器5月12日—5月19日系统仿真和结果分析5月20日—6月4日撰写论文6月3日—6月10日修改、装订论文，准备答辩6月11日—6月18日准备答辩起止时间工作内容主要参考书目(资料)1.楼顺天,胡昌华,张伟.基于MATLAB的系统分析与设计—模糊系统.西安:电子科技大学出版社,1998.2.席爱民.模糊控制技术.西安:电子科技大学出版社,2008.3.郑恩让，聂诗良.控制系统仿真.北京:中国林业出版社，2006.计算机、MATLAB软件每周三为固定答疑时间，其余时间有问题时电话联系地点：教研室或测控实验室无主要参考书目(资料)主要仪器设备及材料论文(设计)过程中教师的指导安排对计划的说明西安邮电学院毕业设计(论文)开题报告自动化学院自动化专业08级04班课题名称：大时滞系统的模糊_Smith控制学生姓名：耿宗杰学号：06071108指导教师：魏秋月报告日期：2012-3-221．本课题所涉及的问题及应用现状综述涉及的问题：本题目针对普通模糊控制的大时滞系统控制性能不佳的原因，研究了一种适合大时滞系统的模糊_Smith控制策略。通过对该模糊smith控制器进行仿真，分析其性能，并测试对于时滞参数大范围变化的系统的鲁棒性。应用现状：在现代工业过程中时滞系统研究有着广泛的实际背景，并受到国内外工程和理论界的广泛重视。目前大时滞工业过程常常被用于化工、炼油、冶金、航空航天、电力、经济管理和交通系统中。在这些大时滞工业过程中仍然以传统的smith预估控制系统为主，smith预估控制是时滞控制方法中最经典和最成熟的方法，它不仅使设定值和外部扰动输入的稳态误差为零，还可以将模糊控制与smith预估器结合，是模糊控制在纯滞后系统应用中比较成功的一种方式。2．本课题需要重点研究的关键问题、解决的思路及实现预期目标的可行性分析关键问题：本课题重点研究的关键问题有以下两个方面：1、克服模糊控制器对于大时滞系统稳态精度差、控制动态响应品质差、容易出现震荡。2、克服纯滞后是改善大时滞过程控制质量的一个关键性问题。解决思路:围绕本课题重点研究的关键问题，通过对大时滞过程的模糊-smith控制原理进行研究，通过对普通模糊控制、模糊smith控制器、加入积分作用后模糊smith控制器模糊控制器进行仿真，比较。分析普通模糊PID控制器的不足，结合matlab进行模糊控制器优化，即根据一定的性能指标要求对模糊控制器的规则和参数进行优化，并通过仿真结果证明模糊smith控制器在控制品质上的改善可以达到设计要求。预期目标的可行性分析：通过模糊-smith控制减少大时滞对工业过程的影响，在稳定性、快速性、鲁棒性等方面有明显提高，可以取得比较好的控制效果。3．完成本课题的工作方案3月12日—3月19日查阅资料，撰写、提交开题报告3月20日—4月4日模糊_Smith控制策略研究4月5日—4月19日确定仿真框图4月20日--5月11日系统仿真及结果分析5月12日—5月24日撰写论文5月25日—6月2日修改论文6月3日—6月10日装订论文，准备答辩6月11日—6月18日论文答辩4．指导教师审阅意见指导教师(签字)：年月日说明：本报告必须由承担毕业论文(设计)课题任务的学生在毕业论文(设计)正式开始的第1周周五之前独立撰写完成，并交指导教师审阅。西安邮电学院毕业设计(论文)成绩评定表学生姓名耿宗杰性别男学号06071108专业班级自动化0804班课题名称大时滞系统的模糊-smith控制课题类型难度毕业设计（论文）时间年月日～月日指导教师(职称)课题任务完成情况论文(千字)；设计、计算说明书(千字)；图纸(张)；其它(含附件)：指导教师意见分项得分：开题调研论证分；课题质量（论文内容）分；创新分；论文撰写（规范）分；学习态度分；外文翻译分指导教师审阅成绩：指导教师(签字)：年月日评阅教师意见分项得分：选题分；开题调研论证分；课题质量（论文内容）分；创新分；论文撰写（规范）分；外文翻译分评阅成绩：评阅教师(签字)：年月日验收小组意见分项得分：准备情况分；毕业设计（论文）质量分；（操作）回答问题分验收成绩：验收教师(组长)(签字)：年月日答辩小组意见分项得分：准备情况分；陈述情况分；回答问题分；仪表分答辩成绩：答辩小组组长(签字)：年月日成绩计算方法(填写本院系实用比例)指导教师成绩(％)评阅成绩(％)验收成绩(％)答辩成绩(％)学生实得成绩(百分制)指导教师成绩评阅成绩验收成绩答辩成绩总评答辩委员会意见毕业论文(设计)总评成绩(等级)：院（系）答辩委员会主任(签字)：院（系）(签章)年月日备注西安邮电学院毕业论文(设计)成绩评定表(续表)大时滞系统的模糊-smith控制摘要.....................................................IAbstract...............................................II1引言...................................................12模糊控制概况............................................22.1模糊控制简介.......................................22.2模糊控制基础.......................................22.3模糊控制的基本理论..................................32.3.1模糊控制器的基本结构...........................32.3.2知识库.......................................32.3.3模糊化.......................................42.3.4模糊推理.....................................52.3.5精确化.......................................52.4模糊控制理论主要研究内容.............................52.5模糊控制的特点.....................................62.6模糊控制的缺点.....................................62.7模糊控制系统.......................................6Fuzzy-PID复合控制.................................7自适应模糊控制......................................7参数自整定模糊控制..................................7专家模糊控制EFC(ExpertFuzzyController)...........7仿人智能模糊控制....................................7神经模糊控制(Neuro-FuzzyControl)..................7多变量模糊控制......................................8大时滞系统的模糊-smith控制2.8模糊控制理论研究的现状...............................83在MATLAB中搭建模糊控制系统..............................103.1模糊推理过程......................................103.1.1模糊推理过程的步骤............................103.1.2自定义模糊推理...............................123.2在MATLAB模糊逻辑工具箱中构造模糊推理系统的步骤........123.3使用图形界面工具建立模糊推理系统.....................133.3.1构建模糊推理系统..............................133.3.2模糊控制系统仿真..............................163.3.3建立模糊控制系统..............................174模糊_Smith控制及仿真...................................194.1Smith补偿原理...................................204.2时滞过程的模糊_Smith控制...........................214.3模糊_Smith控制的改进..............................255模糊-smith控制的MATLAB仿真.............................265.1普通模糊控制系统的仿真..............................265.2模糊-smith控制系统的仿真...........................275.3带smith预估器的模糊-smith控制系统仿真..............295.4PID控制系统的仿真................................306结果分析及总结..........................................326.1仿真结果分析......................................326.2总结.............................................32大时滞系统的模糊-smith控制I摘要在工业控制过程中，被控对象通常具有严重的纯滞后、时变性、非线性以及存在种类繁多的干扰，采用常规的PID控制方法，难以获得满意的动态及静态性能。模糊控制作为智能控制领域的一个分支，由于其本质是非线性控制盒自适应控制，对于纯滞后的参数时变或模型不太精确的复杂控制系统，具有较好的鲁棒性。本文分析了采用常规模糊控制的大时滞系统控制性能不佳的原因，研究了一种适合大时滞系统的模糊-smith控制策略。仿真实验表明，该模糊-smith控制算法具有较好的性能，且对于时滞参数大范围变化的系统具有良好的鲁棒性。针对大时滞对象，把史密斯（Smith）预估控制原理和模糊控制器参数的自适应调整方法结合起来，即在S