JP16C型變頻模糊控制系統

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陜西西清電子股份有限公司

家用空調器

5-10年國內需求量為200-300萬套/年，國外需求量為500-1000萬套。2000年國產變頻控制器50萬套，其中50%均為進口。

2000年年銷售額為1.5億元，2001年為1.3億元，利潤率均為6%。

自調整控制系統控制算法的確立

自調整因子模糊控制是一種基于規則修改的模糊控制，它的模糊控制規則可隨它所控制的過程的運行和環境的變化而自動的修改，從而使系統的性能達到令人滿意的水平。這種控制方法較之常規的固定模糊控制規則的模糊控制方法，對環境變化有較強的自適應能力，在隨機環境中能對控制器進行自動校正，使得在被控對象特性變化或擾動的情況下，控制系統保持較好的性能。因此它在控制被控對象的同時，還要了解被控過程，它實際上是將模糊系統辨識和模糊控制結合起來的一種控制方式。通過辨識能更好的了解被控過程，以便使控制器能跟上過程和環境的變化。這樣，控制器本身就具有一定的適應能力，或者說模糊自調整控制器具有一定的智能。

自調整控制系統系統結構

自調整模糊PID控制器是由一個標準PID控制器和一個Fuzzy自調整機構組成。根據輸入信號偏差e的大小、方向以及變化趨勢等特征，通過Fuzzv推理做出相應決策，在線調整P、I、D參數修正值△K_P、△K_I和△K_D以適應控制系統的參數變化和工作條件變化。研究表明，模糊控制和PID控制的結合是提高控制性能的有效手段。它是為提高系統的控制精度和魯棒性，而提出的一種利用模糊邏輯對PID控制器進行在線自調整的方法。在系統中，模糊控制器的設計將是設計的核心，因為它的好壞將直接影響到Kp、K_I和K_D的選取，從而影響到系統的控制精度。自調整模糊PID控制系統結構如圖1。

自調整控制系統功能塊

自調整因子模糊控制是在簡單模糊控制器的基礎上，增加了三個功能塊兒構成的一種模糊控制器。三個功能塊為：

1．性能測量——用于測量實際輸出特性與希望特性的偏差，以便為控制規則的修正提供信息，即確定輸出響應的校正量。

2．控制量校正——將輸出響應的校正量轉換為對控制量的校正量。

3．控制規則修正——對控制量的校正通過修改控制規則求實現。自調整因子模糊控制算法具有很強的自適應能力，因此選擇它作為研究對象之一。

模糊控制系統的核心部分是模糊控制器。也就是說，模糊控制器的性能將決定著該系統控制性能的好壞；而模糊控制器自身性能又取決于模糊語言規則合成推理。在通常情況下，模糊控制器一旦設計完成，其語言規則和合成推理往往是確定的，也就是不可調整的。但是，對于某些場合，為了使一類模糊控制系統具有更強的通用性，使它能適用于不同的被控對象，而同樣能獲得滿意的控制特性，這就要求模糊控制器具有自調整性能。自調整因子模糊控制器就具有這樣的功能。

模糊控制以現代控制理論為基礎,同時與自適應控制技術、人工智能技術、神經網絡技術的相結合,在控制領域得到了空前的應用。

• Fuzzy-PID復合控制

Fuzzy-PID復合控制將模糊技術與常規PID控制算法相結合，達到較高的控制精度。當溫度偏差較大時采用Fuzzy控制，響應速度快，動態性能好；當溫度偏差較小時采用PID控制，靜態性能好，滿足系統控制精度。因此它比單個的模糊控制器和單個的PID調節器都有更好的控制性能。

• 自適應模糊控制

這種控制方法具有自適應自學習的能力，能自動地對自適應模糊控制規則進行修改和完善，提高了控制系統的性能。對于那些具有非線性、大時滯、高階次的復雜系統有著更好的控制性能。

• 參數自整定模糊控制

也稱為比例因子自整定模糊控制。這種控制方法對環境變化有較強的適應能力，在隨機環境中能對控制器進行自動校正，使得控制系統在被控對象特性變化或擾動的情況下仍能保持較好的性能。

• 專家模糊控制EFC(Expert Fuzzy Controller)

模糊控制與專家系統技術相結合，進一步提高了模糊控制器智能水平。這種控制方法既保持了基于規則方法的價值和用模糊集處理帶來的靈活性，同時把專家系統技術的表達與利用知識的長處結合起來，能夠處理更廣泛的控制問題。

• 仿人智能模糊控制

IC算法具有比例模式和保持模式兩種基本模式的特點。這兩種特點使得系統在誤差絕對值變化時，可處于閉環運行和開環運行兩種狀態。這就能妥善解決穩定性、準確性、快速性的矛盾，較好地應用于純滯后對象。

• 神經模糊控制(Neuro-Fuzzy Control)

這種控制方法以神經網絡為基礎，利用了模糊邏輯具有較強的結構性知識表達能力，即描述系統定性知識的能力、神經網絡的強大的學習能力以及定量數據的直接處理能力。

• 多變量模糊控制

這種控制適用于多變量控制系統。一個多變量模糊控制器有多個輸入變量和輸出變量。

1.網絡化系統集成優化控制算法及其實現 　網絡化系統的集成優化控制方法就是將復雜系統的集成優化控制方法和網絡自動化技術相結合，用來解決網絡化復雜系統的優化控制問題，使其在難以建模、系統具有網絡化和區域化等情況下，獲得滿意的優化控制結果。網絡化系統集成優化控制方法的特點是引入了網絡回路，在優化算法中引人了一些不確定因素，其優化控制更加依賴于網絡系統和網絡技術。網絡化系統集成優化控制的關鍵技術在于動態系統優化與參數估計集成優化方法的實現和網絡信息傳輸，借助于動態系統集成優化控制技術和網絡自動化技術可實現網絡化系統的集成優化控制，可以基于局域網或Intemet實現。

2.網絡化系統集成優化控制的特征 　對一個動態優化控制方法，除了給出優化算法，還需要對其性能進行分析，只有這樣才能保證優化方法的實施。網絡化系統的集成優化控制方法的性能包括實時性、最優性、收斂性及其魯棒性等。

• 1).實時性 　在引人網絡之前，針對跨區域的復雜系統，其優化控制的實施是很困難的，即使能夠，其實時性也難以保證。網絡化系統集成優化控制方法由于借助于計算機網絡技術來實施集成優化控制，可以較好地解決跨區域復雜系統集成優化控制的實時性問題。

• 2).最優性 　算法最優性是指在算法收斂的情況下，收斂解是否實際系統的最優解。對于網絡化系統集成優化控制方法，在最優解存在且唯一等假設條件下，若算法收斂，則收斂解滿足最優性必要條件，即所得優化解是實際系統的真實最優解。

• 3).收斂性 　網絡化系統集成優化控制方法需要實施，首先要求其優化控制算法是收斂的，收斂性就是研究算法收斂的條件，針對不同的算法其收斂性條件有所不同。對于網絡化系統的集成優化控制方法，其優化的框架沒有改變，只是引人了網絡回路，利用算法映射及壓縮映射原理，通過分析可以獲得保證優化算法收斂的條件。

• 4).魯棒性 　網絡化系統集成優化控制方法的魯棒性問題是指在存在這樣那樣擾動的情況下，優化算法保持其收斂性，并收斂到最優解的能力。網絡化系統的集成優化控制方法在不需要實際過程的精確數學模型的情況下可以獲得實際系統的真實最優解，對模型的結構和參數具有較強的魯棒性。

網絡化系統的集成優化控制方法是一種基于網絡環境下的集成優化控制方法，計算機網絡的信息的安全問題必然影響到系統集成優化控制的實施。因此，對網絡化系統集成優化控制中的信息安全問題及其對策進行分析和研究是十分必要的，只有這樣才能保證網絡化系統的集成優化控制的順利實施。網絡化系統集成優化控制中的信息安全問題可以借助于計算機網絡的信息安全對策予以解決。

網絡化系統的集成優化控制方法為解決區域性復雜系統的優化控制提供了一種新思路，該方法具有以下優越性:

• 1)由于網絡化系統的集成優化控制方法本質是采用動態大系統的DISOPE遞階優化方法，這樣就使得網絡化系統的集成優化控制在不需要復雜系統的精確數學模型的情況下，就可以獲得實際系統的真實最優解;

• 2)網絡化系統的集成優化控制方法為解決跨區域性的復雜系統的優化控制提供了一種可靠的實現途徑和形式。同時由于網絡自動化技術的發展和網絡信息傳輸實時性的提高，使得實時地解決區域性的復雜系統的優化控制成為可能。