家用空調(diào)器

陜西西清電子股份有限公司

電子信息

JP16C型變頻模糊控制系統(tǒng)

5-10年國內(nèi)需求量為200-300萬套/年，國外需求量為500-1000萬套。2000年國產(chǎn)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(diào)整控制系統(tǒng)控制算法的確立

自調(diào)整因子模糊控制是一種基于規(guī)則修改的模糊控制，它的模糊控制規(guī)則可隨它所控制的過程的運行和環(huán)境的變化而自動的修改，從而使系統(tǒng)的性能達到令人滿意的水平。這種控制方法較之常規(guī)的固定模糊控制規(guī)則的模糊控制方法，對環(huán)境變化有較強的自適應(yīng)能力，在隨機環(huán)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(tǒng)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(tǒng)辨識和模糊控制結(jié)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(huán)境的變化。這樣，控制器本身就具有一定的適應(yīng)能力，或者說模糊自調(diào)整控制器具有一定的智能。

自調(diào)整控制系統(tǒng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

自調(diào)整模糊PID控制器是由一個標準PID控制器和一個Fuzzy自調(diào)整機構(gòu)組成。根據(jù)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(yīng)決策，在線調(diào)整P、I、D參數(shù)修正值△K_P、△K_I和△K_D以適應(yīng)控制系統(tǒng)的參數(shù)變化和工作條件變化。研究表明，模糊控制和PID控制的結(jié)合是提高控制性能的有效手段。它是為提高系統(tǒng)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(diào)整的方法。在系統(tǒng)中，模糊控制器的設(shè)計將是設(shè)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(tǒng)的控制精度。自調(diào)整模糊PID控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1。

自調(diào)整控制系統(tǒng)功能塊

自調(diào)整因子模糊控制是在簡單模糊控制器的基礎(chǔ)上，增加了三個功能塊兒構(gòu)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(guī)則的修正提供信息，即確定輸出響應(yīng)的校正量。

2．控制量校正——將輸出響應(yīng)的校正量轉(zhuǎn)換為對控制量的校正量。

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

模糊控制系統(tǒng)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(tǒng)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(guī)則合成推理。在通常情況下，模糊控制器一旦設(shè)計完成，其語言規(guī)則和合成推理往往是確定的，也就是不可調(diào)整的。但是，對于某些場合，為了使一類模糊控制系統(tǒng)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(diào)整性能。自調(diào)整因子模糊控制器就具有這樣的功能。

模糊控制以現(xiàn)代控制理論為基礎(chǔ),同時與自適應(yīng)控制技術(shù)、人工智能技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的相結(jié)合,在控制領(lǐng)域得到了空前的應(yīng)用。

• Fuzzy-PID復(fù)合控制

Fuzzy-PID復(fù)合控制將模糊技術(shù)與常規(guī)PID控制算法相結(jié)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(yīng)速度快，動態(tài)性能好；當溫度偏差較小時采用PID控制，靜態(tài)性能好，滿足系統(tǒng)控制精度。因此它比單個的模糊控制器和單個的PID調(diào)節(jié)器都有更好的控制性能。

• 自適應(yīng)模糊控制

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

• 參數(shù)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(huán)境變化有較強的適應(yīng)能力，在隨機環(huán)境中能對控制器進行自動校正，使得控制系統(tǒng)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(tǒng)技術(shù)相結(jié)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(guī)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(tǒng)技術(shù)的表達與利用知識的長處結(jié)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(tǒng)在誤差絕對值變化時，可處于閉環(huán)運行和開環(huán)運行兩種狀態(tài)。這就能妥善解決穩(wěn)定性、準確性、快速性的矛盾，較好地應(yīng)用于純滯后對象。

• 神經(jīng)模糊控制(Neuro-Fuzzy Control)

這種控制方法以神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，利用了模糊邏輯具有較強的結(jié)構(gòu)性知識表達能力，即描述系統(tǒng)定性知識的能力、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的強大的學(xué)習能力以及定量數(shù)據(jù)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(tǒng)。一個多變量模糊控制器有多個輸入變量和輸出變量。

1.網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)集成優(yōu)化控制算法及其實現(xiàn) 　網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)的集成優(yōu)化控制方法就是將復(fù)雜系統(tǒng)的集成優(yōu)化控制方法和網(wǎng)絡(luò)自動化技術(shù)相結(jié)合，用來解決網(wǎng)絡(luò)化復(fù)雜系統(tǒng)的優(yōu)化控制問題，使其在難以建模、系統(tǒng)具有網(wǎng)絡(luò)化和區(qū)域化等情況下，獲得滿意的優(yōu)化控制結(jié)果。網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)集成優(yōu)化控制方法的特點是引入了網(wǎng)絡(luò)回路，在優(yōu)化算法中引人了一些不確定因素，其優(yōu)化控制更加依賴于網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)集成優(yōu)化控制的關(guān)鍵技術(shù)在于動態(tài)系統(tǒng)優(yōu)化與參數(shù)估計集成優(yōu)化方法的實現(xiàn)和網(wǎng)絡(luò)信息傳輸，借助于動態(tài)系統(tǒng)集成優(yōu)化控制技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)自動化技術(shù)可實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)的集成優(yōu)化控制，可以基于局域網(wǎng)或Intemet實現(xiàn)。

2.網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)集成優(yōu)化控制的特征 　對一個動態(tài)優(yōu)化控制方法，除了給出優(yōu)化算法，還需要對其性能進行分析，只有這樣才能保證優(yōu)化方法的實施。網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)的集成優(yōu)化控制方法的性能包括實時性、最優(yōu)性、收斂性及其魯棒性等。

• 1).實時性 　在引人網(wǎng)絡(luò)之前，針對跨區(qū)域的復(fù)雜系統(tǒng)，其優(yōu)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(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)集成優(yōu)化控制方法由于借助于計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來實施集成優(yōu)化控制，可以較好地解決跨區(qū)域復(fù)雜系統(tǒng)集成優(yōu)化控制的實時性問題。

• 2).最優(yōu)性 　算法最優(yōu)性是指在算法收斂的情況下，收斂解是否實際系統(tǒng)的最優(yōu)解。對于網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)集成優(yōu)化控制方法，在最優(yōu)解存在且唯一等假設(shè)條件下，若算法收斂，則收斂解滿足最優(yōu)性必要條件，即所得優(yōu)化解是實際系統(tǒng)的真實最優(yōu)解。

• 3).收斂性 　網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)集成優(yōu)化控制方法需要實施，首先要求其優(yōu)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(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)的集成優(yōu)化控制方法，其優(yōu)化的框架沒有改變，只是引人了網(wǎng)絡(luò)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(yōu)化算法收斂的條件。

• 4).魯棒性 　網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)集成優(yōu)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(yōu)化算法保持其收斂性，并收斂到最優(yōu)解的能力。網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)的集成優(yōu)化控制方法在不需要實際過程的精確數(shù)學(xué)模型的情況下可以獲得實際系統(tǒng)的真實最優(yōu)解，對模型的結(jié)構(gòu)和參數(shù)具有較強的魯棒性。

網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)的集成優(yōu)化控制方法是一種基于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的集成優(yōu)化控制方法，計算機網(wǎng)絡(luò)的信息的安全問題必然影響到系統(tǒng)集成優(yōu)化控制的實施。因此，對網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)集成優(yōu)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(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)的集成優(yōu)化控制的順利實施。網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)集成優(yōu)化控制中的信息安全問題可以借助于計算機網(wǎng)絡(luò)的信息安全對策予以解決。

網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)的集成優(yōu)化控制方法為解決區(qū)域性復(fù)雜系統(tǒng)的優(yōu)化控制提供了一種新思路，該方法具有以下優(yōu)越性:

• 1)由于網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)的集成優(yōu)化控制方法本質(zhì)是采用動態(tài)大系統(tǒng)的DISOPE遞階優(yōu)化方法，這樣就使得網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)的集成優(yōu)化控制在不需要復(fù)雜系統(tǒng)的精確數(shù)學(xué)模型的情況下，就可以獲得實際系統(tǒng)的真實最優(yōu)解;

• 2)網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)的集成優(yōu)化控制方法為解決跨區(qū)域性的復(fù)雜系統(tǒng)的優(yōu)化控制提供了一種可靠的實現(xiàn)途徑和形式。同時由于網(wǎng)絡(luò)自動化技術(shù)的發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)信息傳輸實時性的提高，使得實時地解決區(qū)域性的復(fù)雜系統(tǒng)的優(yōu)化控制成為可能。