[发明专利]一种动态模糊控制系统及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及智能控制领域，尤其涉及一种动态模糊控制系统及其控制方法。 

背景技术

传统的自动控制，包括经典控制和现代控制，而经典控制和现代控制的控制器的设计都要建立在被控对象的精确数学模型的基础上，但在实际应用中，许多系统的影响因素很多，呈现出非线性、强耦合、时变及滞后的特性，其被控对象的精确数学模型非常复杂或根木就不存在，不能用传统的控制方法进行控制。 

为此，人们提出了模糊控制、人工神经网络控制等智能控制方法，为解决非线性复杂系统的控制问题提供了一种有效途径；其中，模糊控制由于其直接利用人类专家经验作为控制规则，不需要建立精确的数学模型，使得控制机理和控制策略易于理解和接受，并且对非线性复杂对象的控制显示了鲁棒性好、控制性能高的优点，现已成为智能控制的一种重要技术手段。 

目前的模糊控制其模糊逻辑部分大多是静态的，不具备动态性能，是一种静态控制器；现有技术中提出了一种新的动态模糊控制器（西安电子科技大学学报），该动态模糊控制器通过增加控制系统的输入参数以及额外的模糊推理规则实现，不仅增加了系统的复杂性，而且其核心的控制规则仍然是基于静态的模糊逻辑原理。 

另外，为了克服模糊控制的模糊规则主要依靠人的经验、静态误差大、不具有自学习能力等缺点，达到优化设计的目的，人们又将模糊规则与其他自学习和优化技术相结合形成了模糊混合方法，如模糊PID控制、模糊神经网络控制、模糊专家系统控制、模糊遗传算法控制等。但这些方法主要是针对控制系统中的静态特性、模糊性、自学习性提出的，不能很好地解决非线性动态模糊系统过程控制中的动态性问题。 

因此，有必要提出一种动态模糊控制系统，使其既能解决复杂的非线性动态模糊系统过程控制中的动态性问题，又能很好地在线追踪被控对象参数的变化趋势。 

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明旨在提供一种不仅具有模糊控制系统的优点，而且不必额外增加控制系统的输入参数和控制规则，实现简单、直观，并能在线追踪被控对象参数变化的动态模糊控制系统及其控制方法。 

为了实现上述目的，本发明提供了一种动态模糊控制系统，包括动态模糊知识库模块、动态模糊化接口模块、动态模糊推理模块以及清晰化接口模块；其中，所述动态模糊化接口模块连接一测量装置，所述动态模糊化接口模块接收所述测量装置的采样输入量，将所述采样输入量与给定参考输入量的偏差量映射 到动态模糊输入论域上，得到动态模糊输入量，并将所述动态模糊输入量输入到所述动态模糊推理模块；所述动态模糊推理模块分别连接所述动态模糊化接口模块和所述清晰化接口模块，通过所述动态模糊推理模块根据所述动态模糊知识库模块提供的动态模糊控制规则，并对所述动态模糊输入量进行动态模糊蕴含及合成推理计算，得到对应动态模糊输出论域的控制输出量，并将所述控制输出量输入至所述清晰化接口模块；所述清晰化接口模块连接一执行机构，通过所述清晰化接口模块将所述控制输出量清晰化为确定的控制输出量，最后将所述确定的控制输出量输出至所述执行机构，由所述执行机构对一被控对象进行控制；其中，所述动态模糊知识库模块分别连接所述动态模糊化接口模块、所述动态模糊推理模块和所述清晰化接口模块，所述动态模糊知识库模块为所述动态模糊化接口模块、所述动态模糊推理模块和所述清晰化接口模块提供动态模糊处理的规则和相关的各种参数； 

较佳地，所述动态模糊知识库模块包括动态模糊数据库和动态模糊控制规则库，所述动态模糊数据库中包括与动态模糊控制规则以及动态模糊数据处理有关的各种参数，主要包括尺度变换参数、定义的动态模糊输入量和控制输出量的动态模糊语言值以及各动态模糊语言值的隶属函数；所述动态模糊控制规则库包括若干“IF-THEN”型动态模糊条件句，所述若干“IF-THEN”型动态模糊条件句的前件为动态模糊输入量的语言值，所述若干“IF-THEN”型的动态模糊条件句的后件为动态模糊控制输出量的语言值。 

较佳地，所述给定参考值为所述动态模糊控制系统的一个控制目标值。 

较佳地，所述采样输入量为所述测量装置从所述被控对象采集的反馈信号。 

本发明还提供一种动态模糊控制方法，包括如下步骤： 

（1）所述动态模糊化接口模块接收所述测量装置的采样输入量，并将所述采样输入量与给定参考输入量的偏差量映射到动态模糊输入论域上，得到动态模糊输入量； 

（2）所述动态模糊推理模块根据所述动态模糊输入量及动态模糊控制规则，按照动态模糊蕴涵计算法则和动态模糊推理合成法则进行推理和决策，得到动态模糊控制输出量；