模糊控制论文

12电气2 张敬明128320242

模糊控制的应用

摘要：

目前大部分温度系统控制方法都需要建立比较精确的数学模型，但温度控制系统内参数变化的非线性特性使建立的模型精度受到一定的影响；而模糊控制技术不需要建立精确的数学模型, 解决多变量非线性系统具有明显的优点。为此，针对温度系统的多变量、非线性和难建模等特性，将模糊控制与PID 控制的优势相结合, 实现了对温度控制系统参数的有效控制。该系统的各项性能指标良好，遇到干扰可以进行自我调整，具有一定的自适应性。仿真结果表明，模糊PID控制算法不但简单实用，而且响应速度快，超调量小，控制效果良好。

关键词：模糊控制 PID 温度控制

1、引言

常规PID 控制[1-2]由于具有原理结构简单、鲁棒性好，可靠性高，容易实现的特点，成为迄今为止应用最广泛的控制算法，并且取得了良好的效果。然而在温度控制系统中，由于被控对象具有非线性、时变、大滞后等特点，且受环境温度等外界诸多因素影响较大，导致难以建立精确的数学模型，难以确定最佳的控制器参数。此时，传统的PID 控制对进一步提高控制对象的质量和精度遇到了极大的困难，难

以获得良好的效果。为了克服常规PID 调节器的不足，提高其性能，人们进行了进一步的研究。

模糊控制[3-5]是智能控制理论的一个分支，近十年来正以它全新的控制方式在控制界受到了极大的重视并得到了迅速发展。与传统的PID 控制方式相比，它具有特别适合于那些难以建立精确数学模型、非线性和大滞后的过程等特点。但是经过深入研究，也会发现基本模糊控制存在着其控制品质粗糙和精度不高等弊病。

因此，本文提出一种将模糊控制和PID 控制相结合起来，通过模糊控制实现PID 参数自适应的方法来控制系统温度。这种Fuzzy- PID 策略，模糊控制的采用不是代替PID 控制，而是对传统控制方式的改进和扩展，它既保持了常规PID 控制系统结构简单、使用方便、鲁棒性

强、控制精度高的优点，又采用模糊推理的方法实现了PID 参数

K、

P

K、D K的在线自整定，兼具了模糊控制灵活性、适应性强的特点，相I

比单纯的任一种控制效果都要好[6-10]。

2、模糊控制基本理论

模糊控制是利用模糊数学的基本思想和理论的控制方法。在传统的控制领域里，控制系统动态模式的精确与否是影响控制优劣的最主要关键，系统动态的信息越详细，则越能达到精确控制的目的。然而，对于复杂的系统，由于变量太多，往往难以正确的描述系统的动态，于是工程师便利用各种方法来简化系统动态，以达成控制的目的，但

却不尽理想。换言之，传统的控制理论对于明确系统有强而有力的控制能力，但对于过于复杂或难以精确描述的系统，则显得无能为力了。因此便尝试着以模糊数学来处理这些控制问题。

一般的模糊控制系统包含以下五个主要部分：

(1) 定义变量

也就是决定程序被观察的状况及考虑控制的动作，例如在一般控制问题上，输入变量有输出误差e与输出误差之变化率e c，而控制变量则为下一个状态之输入u。其中e、e c、u统称为模糊变量。

(2) 模糊化（Fuzzify）

将输入值以适当的比例转换到论域的数值，利用口语化变量来描述测量物理量的过程，依适合的语言值（Linguistic value）求该值相对之隶属度，此口语化变量我们称之为模糊子集合（fuzzy subsets）。(3) 知识库

包括数据库（data base）与规则库（rule base）两部分，其中数据库是提供处理模糊数据之相关定义；而规则库则藉由一群语言控制规则描述控制目标和策略。

(4) 逻辑判断

模仿人类下判断时的模糊概念，运用模糊逻辑和模糊推论法进行推论，而得到模糊控制讯号。此部分是模糊控制器的精髓所在。

(5) 解模糊化（defuzzify ）

将推论所得到的模糊值转换为明确的控制讯号，作为系统的输入值。

3、PID 控制系统描述

PID 控制器是将偏差的比例（P ）、积分（I ）和微分（D ）通过线性组合构成控制量，对被控对象进行控制。PID 控制器是一种线性控制器，它的传递函数为［11］：

)1

1()

()()(s T s

T K E U G D I P S S S ++

==

(1) 式中：P K 为比例系数；I T 为积分时间常数；D T 为微分时间常数。 PID 控制器各控制环节的作用：

（1）比例环节能加快系统的响应速度，提高系统的调节精度，控制系统一旦产生偏差信号，控制器就发出控制指令，调节系统，最大限度地减小偏差；

（2）积分环节的作用是消除系统的稳态误差，提高系统的无差度； （3）微分环节的作用是改善系统的动态特性，在偏差信号值变到太大之前，控制器就产生一个早期修正信号指令，从而加快系统的调节速度，减少调节时间。

4、模糊PID策略的研究

众所周知，温度变化过程的机理是很复杂的，且温度控制系统由于存在着大惯性、非线性等特性，如果采用普通的控制算法，例如PID 等，试图建立精确的数学模型是极其困难的，很难保证最后的控制效果；如果采用自适应等控制算法，就要花费大量的精力去分析系统的模型，并且由于温度控制系统的模型复杂，建立模型也比较难于正确地描述系统的真实行为，所以采用该控制方法也不是非常合适的。温度控制系统本身就是时变的、非线性的、有滞后的复杂系统，因此无论使用经典的PID控制还是现代控制理论的各种算法都很难达到满意的控制效果。但是，对于这些难以利用传统方法实现自动控制的生产过程，有经验的操作人员使用手动控制却能够取得令人满意的控制结果。

分析一下操作人员的手动控制就不难发现，其实人的控制行为正是遵循反馈控制的思想，并且运用了模糊的方法。模糊控制正是运用或是模仿了人的智能行为，如果温度控制系统采用模糊控制的方法，也许就能够非常容易解决上述的问题，从而实现温度控制系统的智能控制。因此确定采用模糊控制算法进行系统控制。

模糊控制属于计算机控制的一种形式，模糊控制系统的组成类似于一般的数字控制系统，模糊控制系统方框图如图1所示[12]。

图1 模糊控制系统框图

模糊控制系统一般可以分为四个部分：

（1）模糊控制器：实际上是一台微型计算机，根据系统的需要，可以选用系统机，也可选用单片机或ARM 等。

（2）输入/输出接口装置：模糊控制器通过输入输出接口从被控对象获取数字信号量，并将模糊控制器的输出信号通过数模转换，将其转换为模拟信号，送给执行机构去控制被控对象。

（3）广义对象：包括被控对象及执行机构，被控对象可以是线性或非线性的，定常的或时变的，也可以是单变量或多变量的，有时滞或无时滞的以及有干扰的多种情况。

（4）传感器：将被控对象或各种过程的被控制量转换为电信号。然而，模糊控制要有好的控制效果，必须具有较完善的控制规则。对于某些复杂的控制过程，有的时候很难总结出较完整的控制经验；并且当对象动态特性发生变化，或者受到随机干扰影响的时候都会影响模糊控制的控制效果。为了促进模糊控制的深入研究，众多的学者进行了卓有成效的工作，对常规模糊控制进行了一些改进，并且发展成为自适应和自学习的模糊控制、模糊预测控制、神经网络模糊控制等。

5、模糊PID控制原理

下面以温室温度检测与控制为例来具体进行说明。目前我国花卉及农作物生产温室温度调节及控制系统，多数采用传统的PLC或单片机来进行控制，算法也采用传统的PID控制算法，虽然也能满足一定的需求，但为了适应花卉产品愈来愈高的质量要求，温室温度调节及控制系统一定要采用新技术，逐步实现专业化、现代化、智能化。

5.1 模糊PID控制系统结构

模糊PID控制系统主要由参数可控式PID系统和模糊控制系统两部分组成[13-14]，其原理如图2所示。参数可控式PID控制器完成对系统的直接控制，模糊控制器实现对PID 3个控制参数（Kp、Ki及Kd）的在线自动修正。

图2 自适应模糊PID 控制系统结构

5.2 PID参数调整规则

数字式PID控制器一般用以下函数表示[15]：

)()()()(1

k ec K i e K k e K k u d i i P ++=∑= (2)

式中：)(k e 为系统误差，)(k ec 为系统误差变化量；P K 为比例作用系数，

影响系统响应速度和精度；Ki 为积分作用系数，影响系统稳态精度；

Kd 为微分作用系数，影响系统动态特性。通常情况下，针对不同的e 和c e ，

P K ，Ki 和Kd 的选择遵循以下原则：

（1）当e 较小时，为使系统具有较好的稳定性，P K 与Ki 均应取得大些；同时，为避免系统在设定值附近出现振荡, ec 较大时，Kd 取较小值；ec 较小时，Kd 取值则较大。

（2）当e 处于中等大小时，为使系统响应具有较小的超调，Kd 应取较小值；同时Kd 的取值对系统响应的影响较大，也应取较小值。 （3）当e 较大时，为使系统具有较好的动态性能，应取较小的Kd 与较大的Kd 。同时，为避免系统响应出现较大超调，应限制积分作用，通常取Ki =0。

模糊PID 控制器的本质就在于通过模糊推理，根据不同的e 和c e ，在线实时修订3 个PID 作用系数，即可制定出ΔP K 、ΔKi 和ΔKd 的模糊控制规则。

6、自适应模糊PID 控制器设计

本系统分为模糊PID 控制区和直接控制区，控制温度接近目标温度达到一定误差限度（－0.1℃≤e ≤0.1℃）时，启动模糊PID 控制算法，

使温度稳定在目标温度附近。当温度超过上述误差限度，采用直接控制算法。这样即保证了系统的稳定性又提高了系统的快速性。模糊控制系统采用二输入三输出模糊控制器，输入为温度误差e和温度变化

e，输出为3个PID作用系数P K，Ki和Kd。

c

6.1 温度误差的模糊化

温度误差是指当前实际温度与目标温度之差。在模糊控制区内（－1 ℃≤e≤1 ℃）把温度偏差分为7个模糊状态：PB（正大偏差），PM （正中偏差），PS （正小偏差）)，0（零偏差），NS （负小偏差）、NM (负中偏差)，NB (负大偏差)。并把±1℃分为9个节点，结合人类的经验得出温度误差e的隶属度函数表，如表1所示。表1温度误差e的隶属

度函数表℃

6.2 温度变化的模糊化

温度变化是指一个采样间隔内的温度变化值。类似温度误差模糊

化，也把温度变化分为7个模糊状态，并把±1℃分为9个节点，结合本人的试验得出温度变化ec对应的7个模糊状态的隶属度，其隶属度函数如表2所示。

表2温度误差

e的隶属度函数表℃

c

3 个PID 作用系数模糊输出也划分为11 个模糊状态，分别为：{ PB，PBM，PM，PMS，PS，0，NS，NMS，NM，NMB，NB }，对应的模糊论域为：{1，0.8，0.6，0.4，0.2，0，－0.2，－0.4，－0.6，－0.8，－1}

6.3 模糊控制表的制定

模糊推理过程必须执行复杂的矩阵运算,计算量非常大,在线实施推理很难满足控制系统实时性的要求,本文采用查表法进行模糊推理运算。模糊推理决策采用双输人单输出的方式，控制规则由下列推理语言构成:

If e is Ai and

e is Bi then ΔKj is Ci

c

其中Ai、Bi、Ci分别为e、

e和ΔKj（j=p，i，d）模糊子集。

c

通过经验可以总结出模糊控制器的初步控制规则，其中参数Δ

K控

P

制规则见表3。

表3 Δ

K模糊控制规则表

P

同理，利用上述方法可分别确定出Ki和Kd的模糊控制规则表。模糊输出采用最大隶属度算法计算出最终的3个PID作用系数确定值。PID控制部分根据实时调节的作用系数，输出确定值信号给变频器控制电机组。根据实际的温度控制结果，再反复修正Δ

K、ΔKi和ΔKd的

P

模糊控制规则表，直到最终达到最佳的温度控制效果。表4为Δ

K的

P

最优模糊控制规则表。

表4 Δ

K最优模糊控制规则表

P

6.4 模糊PID软件设计流程简述（模糊PID算法的程序流程图见图3

所示）

图3 模糊PID 算法的程序流程图

7、试验仿真结果

根据大量的理论依据和实践，得出实际系统的近似数学模型，通过在PC机上编程分别得出常规PID和模糊PID系统曲线图，如图4（a）

和（b）所示。

（a）常规PID系统（b）模糊PID系统

图4 温度曲线图

从图中看出模糊PID 温度调节系统对于温室温度的变化调节更加平稳，显示了很好的控制效果。具体表现为变频器的频率上升和下降更为平稳，基本没有出现过采用传统PID 时频率的跳跃式上升和下降情况。

从性能比较结果表5 中可以清楚的看到模糊PID 的优势。

表5 控制性能比较

8、结语

模糊PID 控制器综合了模糊控制与PID 控制的优点，很好地解决了温度控制系统的迟滞、非线性等难题。系统可以在线自整定PID 参数，控制超调量小，鲁棒性强。

系统所采用的自适应模糊PID 控制器与传统的PID 控温技术相比，使系统的运行费用大大降低，并可节省大量的人力资源，有效地避免了人工操作的主观性和随意性，提高了环境测控的精度和效率。本系统在温室环境的监测与控制过程中，把模糊控制理论与技术应用于温度监控与调节中，非常适合于非线性控制，且系统可以在线自整定PID 参数，控制超调量小，鲁棒性好，对系统参数变化不敏感，系统可根据任意的控制规则、等级数、隶属值得出模糊控制总表，并自动实时地进行监测和调节，达到良好的控制效果。

参考文献：

［1］刘金琨．先进PID 控制MATLAB 仿真［M］．北京: 电子工业出版社，2004．

［2］王正林，王胜开，陈国顺．MATLAB／Simulink与控制系统仿真［M］．北京：电子工业出版社，2005．

［3］齐京礼,边永青,郑伟平,等. 基于自适应模糊P ID 控制器的温度控制系统[ J ]. 微计算机信息, 2008, 24 ( 9) : 74

［4］刘曙光,魏俊民,竺志超. 模糊控制技术[M]. 北京:中国纺织出版社, 2001.

［5］王振宇, 成立. 基于模糊控制的温室调节装置的研究[J]. 浙江大学学报: 农业与生命科学版, 2006, 32( 2).

［6］汤兵勇, 路林吉, 王文杰. 模糊控制理论与应用技术[M]. 北京: 清华大学出版社, 2002

［7］任德齐, 郭兵. 模糊PID参数自整定在炉温控制系统中的应用[ J] . 电气应用, 2008, 27( 19): 77- 80.

［8］范新明. 基于模糊PID参数自整定在温度系统控制方法[ J]. 盐城工学院学报, 2008( 9): 18- 21

［9］牟贇, 侯力. 基于M atlab的2种FUZZY - PID 控制器的设计与仿真[ J]. 机械与电子, 2007( 1): 70- 72.

［10］屠乃威, 付华, 阎馨. 参数自适应模糊PID 控制器在温度控制系统中的应用[J]. 微计算机信息(测控仪表自动化), 2004, 20(6).

［11］刘向东, 常江, 张崇会, 等. 自适应模糊PID 控制方法在温度控制中的研究[J]. 佳木斯大学学报(自然科学版)2007.3.

［12］程武山. 智能控制理论与应用[M]. 上海:上海交通大学出版社, 2006.

［13］薛洁. 模糊自整定二自由度PID控制器及在磨矿分级中的应用[D ]. 昆明:昆明理工大学, 2002

［14］汪璇炫.模糊PID 控制在工业过程控制中的应用研究[D].合肥工业大学硕士学位论文.2005:20.

［15］吴振顺, 姚建均, 岳东海. 模糊自整定P ID控制器的设计及其应用[ J] . 哈尔滨工业大学学报, 2004, 36 ( 11) : 1578- 1580.

模糊控制理论外文文献翻译

模糊控制理论 概述 模糊逻辑广泛适用于机械控制。这个词本身激发一个一定的怀疑,试探相当于“仓促的逻辑”或“虚假的逻辑”,但“模糊”不是指一个部分缺乏严格性的方法,而这样的事实,即逻辑涉及能处理的概念,不能被表达为“对”或“否”,而是因为“部分真实”。虽然遗传算法和神经网络可以执行一样模糊逻辑在很多情况下,模糊逻辑的优点是解决这个问题的方法,能够被铸造方面接线员能了解,以便他们的经验,可用于设计的控制器。这让它更容易完成机械化已成功由人执行。 历史以及应用 模糊逻辑首先被提出是有Lotfi在加州大学伯克利分校在1965年的一篇论文。他阐述了他的观点在1973年的一篇论文的概念,介绍了语言变量”,在这篇文章中相当于一个变量定义为一个模糊集合。其他研究打乱了,第二次工业应用中,水泥窑建在丹麦,即将到来的在线1975。 模糊系统在很大程度上在美国被忽略了,因为他们更多关注的是人工智能，一个被过分吹嘘的领域，尤其是在1980年中期年代,导致在诚信缺失的商业领域。 然而日本人对这个却没有偏见和忽略，模糊系统引发日立的Seiji Yasunobu和Soji Yasunobu Miyamoto的兴趣。,他于1985年的模拟,证明了模糊控制系统对仙台铁路的控制的优越性。他们的想法是被接受了,并将模糊系统用来控制加速、制动、和停车，当线于1987年开业。 1987年另一项促进模糊系统的兴趣。在一个国际会议在东京的模糊研究那一年,Yamakawa论证<使用模糊控制,通过一系列简单的专用模糊逻辑芯片,在一个“倒立摆“实验。这是一个经典的控制问题,在这一过程中,车辆努力保持杆安装在顶部用铰链正直来回移动。 这次展示给观察者家们留下了深刻的印象,以及后来的实验,他登上一Yamakawa酒杯包含水或甚至一只活老鼠的顶部的钟摆。该系统在两种情况下,保持稳定。Yamakawa最终继续组织自己的fuzzy-systems研究实验室帮助利用自己的专利在田地里的时候。

模糊控制

模糊PID控制器的设计 摘要 随着现代化技术的发展，控制系统越来越复杂，常规的PID控制已经不能满足复杂系统的控制要求。因此，将PID控制与Fuzzy控制的简便性、灵活性以及鲁棒性融为一体，构造了一个自适应模糊PID控制器，以提高控制的效果，展现出模糊控制的优点。通过阐述模糊控制理论的产生和发展，详细地介绍了一个模糊控制器的设计过程。本文设计了三种控制器：常规PID控制器、模糊控制器和自整定模糊PID控制器，并且利用MATLAB软件对控制器进行仿真。仿真结果表明，模糊控制可以有效的减少系统初期超调量和系统的响应时间，系统的控制精度较高。与常规PID控制和普通模糊控制进行比较，自整定模糊PID控制器原理简单，能够实现快速、精准的控制，并且有很好的鲁棒性，从而提高了控制性能。 关键字:模糊控制器；PID；仿真

目录 摘要.............................................................................................................................. I 1 绪论.. (1) 1.1课题研究的背景和意义 (1) 1.2 控制理论的发展 (1) 1.3 本文的主要内容 (2) 2 PID控制原理及模糊控制器概述 (4) 2.1 PID控制原理 (4) 2.2 模糊控制理论概述 (4) 2.3模糊控制系统的结构和组成 (5) 2.4 模糊控制的特点 (7) 2.5 模糊控制的局限性 (8) 3模糊控制器的设计 (9) 3.1模糊控制的设计流程 (9) 3.2 模糊PID参数自整定控制器的结构 (10) 3.3 PID初始参数的设定 (10) 3.4 PID参数自整定模糊推理计算输入输出变量模糊化接口设计 (12) 3.4.1 量化因子比例因子的确定 (12) 3.4.2 模糊语言变量语言值隶属函数的确定 (12) 3.5 PID控制器参数自整定模糊推理算法设计 (15) 3.6 PID控制器参数自整定解模糊方法选择 (19) 3.7 仿真设计 (20) 3.7.1 常规PID控制 (20) 3.7.2模糊控制 (22) 3.7.3自适应模糊控制 (23) 结论 (26) 参考文献 (27)

模糊控制的优缺点

模糊控制的优缺点

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１.模糊控制中模糊的含义 模糊控制中的模糊其实就是不确定性。从属于该概念和不属于该概念之间没有明显的分界线。模糊的概念导致了模糊现象。 2.模糊控制的定义 模糊控制就是利用模糊数学知识模仿人脑的思维对模糊的现象进行识别和判断,给出精确的控制量，利用计算机予以实现的自动控制。 3.模糊控制的基本思想 模糊控制的基本思想:根据操作人员的操作经验，总结出一套完整的控制规则,根据系统当前的运行状态，经过模糊推理，模糊判断等运算求出控制量,实现对被控制对象的控制。 4.模糊的控制的特点 不完全依赖于纯粹的数学模型，依赖的是模糊规则。模糊规则是操作者经过大量的操作实践总结出来的一套完整的控制规则。 模糊控制的对象称为黑匣（由于不知道被控对象的内部结构、机理，无法用语言去描述其运动规律,无法去建立精确的数学模型）。但是模糊规则又是模糊数学模型。 5 模糊控制的优缺点及需要解决的问题分析 5.1模糊控制的优点 (1)使用语言方便,可不需要过程的精确数学模型;(不需要精确的数学模型) (２）鲁棒性强,适于解决过程控制中的非线性、强耦合时变、

滞后等问题；鲁棒性即系统的健壮性。 (3）有较强的容错能力。具有适应受控对象动力学特征变化、环境特征变化和动行条件变化的能力; (4)操作人员易于通过人的自然语言进行人机界面联系,这些模糊条件语句容易加到过程的控制环节上。 5．2模糊控制的缺点 (１)信息简单的模糊处理将导致系统的控制精度降低和动态品质变差; (2)模糊控制的设计尚缺乏系统性,无法定义控制目标。 6.模糊数学 模糊数学就是利用数学知识研究和解决模糊现象。在数学和模糊现象之间架起了一座桥梁。 6．１模糊集合的概念 每一个概念都有内涵和外延。 内涵就是指概念的本质属性的集合。外延就是符合某种本质属性的全体对象的集合。 模糊数学的基础就是模糊理论集。 在模糊集合设计到的论域U 上，给定了一个映射A,A ：U →[0,1] ,)(x x A μ ,则称A 为论域U 上的模糊集合或者模糊子集； )(x A μ表示U 中各个元素x 属于集合A 的程度,称为元素x 属于模糊集合A 的隶属函数。当x 是一个确定的0x 时，称)(0x A μ为元素0x 对于模糊集合A 的隶属 度。 F 集合引出的几个概念

自动化专业学科前沿讲座之模糊控制论文

自动化前沿知识讲座 ——模糊控制理论的发展及应用这学期学院为我们开设了自动化前沿知识讲座，通过对这门课的学习，使我对自动化这个专业的一些问题有了更深的了解，让我对专业的学习有了明确的方向和目标。 自动化的前沿技术有哪些呢？？ 1．模糊控制——其实我很清楚 2.最优控制---“没有更好只有最好” 3.自适应控制——以变制变 4.鲁棒控制——以静制动 5.线性控制理论纵横 6.非线性控制理论的发展 控制——简而优秀 8.预测控制——未卜先知 9．故障诊断——神医妙手 10.人工智能——智慧之巅 11.专家系统——身边的专家 12.推理控制——经验的作用

13.集散控制系统（DCS） 今天我主要想说的是前沿技术中的模糊控制。模糊控制是以模糊集合理论为基础的一种新兴的控制手段，它是模糊系统理论和模糊技术与自动控制技术相结合的产物。自从这门科学诞生以来，它产生了许多探索性甚至是突破性的研究与应用成果，同时，这一方法也逐步成为了人们思考问题的重要方法论。 1965年美国的控制论专家L. A. Zadeh教授创立了模糊集合论，从而为描述，研究和处理模糊性现象提供了一种新的工具。一种利用模糊集合的理论来建立系统模型，设计控制器的新型方法——模糊控制也随之问世了。模糊控制的核心就是利用模糊集合理论，把人的控制策略的自然语言转化为计算机能够接受的算法语言所描述的控制算法，这种方法不仅能实现控制，而且能模拟人的思维方式对一些无法构造数学模型的被控对象进行有效的控制。模糊控制作为智能领域中最具有实际意义的一种控制方法，已经在工业控制领域，家用电器自动化领域和其他很多行业中解决了传统控制方法无法或者是难以解决的问题，取得了令人瞩目的成效。 现在我来具体的说一下模糊控制。主要是以下几点： （1）模糊的概念 在日常生活中,人们的思维中有许多模糊的概念,如大、小、冷、热等,都没有明确的内涵和外延,只能用模糊集合来描述。人们常用的

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毕业设计：模糊控制器的仿真研究

安阳师范学院本科学生毕业论文模糊控制器的仿真研究 系（院）物理与电气工程学院 专业电气工程及其自动化 日期 2015.06.01

学生诚信承诺书 本人郑重承诺：所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得安阳师范学院或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。所有合作者对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 签名：日期： 论文使用授权说明 本人完全了解安阳师范学院有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 签名：导师签名：日期：

模糊控制器的仿真研究 王方启 （安阳师范学院物理与电气工程学院，河南安阳 455000） 摘要：本文对模糊控制系统的设计及仿真进行研究，对模糊控制及仿真技术的概念、特点、发展及应用进行了论述，简述了模糊控制的基本理论。在此基础上，详细介绍了模糊控制系统的系统组成和基本工作原理。同时，阐述了模糊控制器的结构和基本设计方法。最后，通过仿真结果进而对模糊控制系统进行改进。使用MATLAB对系统进行仿真，结果表明系统的动态性能得到了提高。 关键词: 模糊PID控制器；MATLAB；仿真 1 引言 在工程实际应用中，应用最广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID控制。PID控制器问世至今已有近70年历史，它以其结构简单、稳定性好、鲁棒性好，工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。但是对一些大惯性、非线性和时变的系统常规PID控制就无能为力了。由于负载扰动或环境变化，受控过程参数和模型结构均发生变化，由于受到参数整定方法烦杂的困扰，常规PID控制器参数往往整定不良、性能欠佳，对运行工况的适应性差。本文将模糊控制和PID控制结合起来，应用模糊推理的方法实现对PID参数进行在线自整定，实现PID参数的最佳调整，设计出参数模糊自整定PID控制器，并进行了Matlab/Simulink仿真。仿真结果表明，与常规PID控制系统相比，该设计获得了更优的鲁棒性和动、静态性及具有良好的自适应性。 模糊控制是以模糊集合论作为它的数学基础的。模糊控制就是利用模糊集合理论，把人的模糊控制策略转化为计算机所能接收的控制算法，进而实施控制的一种理论和技术。它能够模拟人的思维因而对一些无法构建数学模型的系统可以进行有效的描述和控制，除了用于工业，也适用于社会学、经济学、环境学、生物学及医学等各类复杂系统。模糊控制与PID控制结合构成模糊PID控制既可实现PID控制的功能又可实现模糊控制的作用，克服PID控制遇到的问题。因此研究模糊PID控制具有十分重要的现实意义。 2 常规PID控制 2.1 PID控制器概述 在过去的几十年里，PID控制器在工业控制中得到了广泛应用。在控制理论

模糊控制 英文文献

CONTROL, PID CONTROL, AND ADVANCED FUZZY CONTROL FOR SIMULATING A NUCLEAR REACTOR OPERATION XIAOZHONG LI and DA RUAN* elgian Nuclear Research Centre (SCKoCEN Boeretang 200, 8-2400 Mol, Belgium (Received 15 March 1999) Based on the background of fuzzy control applications to the first nuclear reactor in Belgium (BRI) at the Belgian Nuclear Research Centre (SCK.CEN), we have made a real fuzzy logic control demo model. The demo model is suitable for us to test and com- pare some new algorithms of fuzzy control and intelligent systems, which is advantageous because it is always difficult and time-consuming, due to safety aspects, to do all experiments in a real nuclear environment. In this paper, we first report briefly on the construction of the demo model, and then introduce the results of a fuzzy control, a proportional-integral-derivative (PID) control and an advanced fuzzy control, in which the advanced fuzzy control is a fuzzy control with an adaptive function that can Self-regulate the fuzzy control rules. Afterwards, we present a comparative study of those three methods. The results have shown that fuzzy control has more advantages in terms of flexibility, robustness, and easily updated facilities with respect to the PID control of the demo model, but that PID control has much higher regulation resolution due to its integration term. The adaptive fuzzy control can dynamically adjust the rule base, therefore it is more robust and suitable to those very uncertain occasions. Keywords: Fuzzy control; PID control; fuzzy adaptive control; nuclear reactor I INTRODUCTION Today the techniques of fuzzy logic control are very mature in most engineering areas, but not in nuclear engineering, though some research has been done (Bernard, 1988; Hah and Lee, 1994; Lin et al. 1997; Matsuoka, 1990). The main reason is that it is impossible to do experiments in nuclear engineering as easily as in other industrial areas. For example, a reactor is usually not available to any individual. Even for specialists in nuclear engineering, an official licence for doing any on-line test is necessary. That is why we are still

模糊控制算法的研究

模糊控制算法的研究 0842812128夏中宇 模糊控制概述 “模糊”是人类感知万物,获取知识,思维推理,决策实施的重要特征。“模糊”比“清晰”所拥有的信息容量更大,内涵更丰富,更符合客观世界。 在日常生活中,人们的思维中有许多模糊的概念,如大、小、冷、热等,都没有明确的内涵和外延,只能用模糊集合来描述。人们常用的经验规则都是用模糊条件语句表达,例如,当我们拧开水阀往水桶里注水时,有这样的经验:桶里没水或水较少时,应开大水阀;桶里水较多时,应将水阀关小些;当水桶里水快满时,则应把阀门关得很小;而水桶里水满时应迅速关掉水阀。其中,“较少”、“较多”、“小一些”、“很小”等,这些表示水位和控制阀门动作的概念都具有模糊性。即有经验的操作人员的控制规则具有相当的模糊性。模糊控制就是利用计算机模拟人的思维方式,按照人的操作规则进行控制,实现人的控制经验。 模糊控制理论是由美国著名的学者加利福尼亚大学教授Zadeh·L·A于1965年首先提出,它以模糊数学为基础,用语言规则表示方法和先进的计算机技术,由模糊推理进行决策的一种高级控制策略。 1974年,英国伦敦大学教授Mamdani·E·H研制成功第一个模糊控制器,充分展示了模糊技术的应用前景。 模糊控制概况 模糊逻辑控制(Fuzzy Logic Control)简称模糊控制(Fuzzy Control)，是以模糊集合论、模糊语言变量和模糊逻辑推理为基础的一种计算机数字控制技术。1965年，美国的L.A.Zadeh 创立了模糊集合论；1973年他给出了模糊逻辑控制的定义和相关的定理。1974年，英国的E.H.Mamdani首先用模糊控制语句组成模糊控制器，并把它应用于锅炉和蒸汽机的控制，在实验室获得成功。这一开拓性的工作标志着模糊控制论的诞生。 模糊控制实质上是一种非线性控制，从属于智能控制的范畴。模糊控制的一大特点是既具有系统化的理论，又有着大量实际应用背景。模糊控制的发展最初在西方遇到了较大的阻力；然而在东方尤其是在日本，却得到了迅速而广泛的推广应用。近20多年来，模糊控制不论从理论上还是技术上都有了长足的进步，成为自动控制领域中一个非常活跃而又硕果累累的分支。其典型应用的例子涉及生产和生活的许多方面，例如在家用电器设备中有模糊洗衣机、空调、微波炉、吸尘器、照相机和摄录机等；在工业控制领域中有水净化处理、发酵过程、化学反应釜、水泥窑炉等的模糊控制；在专用系统和其它方面有地铁靠站停车、汽车驾驶、电梯、自动扶梯、蒸汽引擎以及机器人的模糊控制等。 模糊控制的基本理论 所谓模糊控制,就是在控制方法上应用模糊集理论、模糊语言变量及模糊逻辑推理的知识来模拟人的模糊思维方法,用计算机实现与操作者相同的控制。该理论以模糊集合、模糊语言变量和模糊逻辑为基础,用比较简单的数学形式直接将人的判断、思维过程表达出来,从而逐渐得到了广泛应用。应用领域包括图像识别、自动机理论、语言研究、控制论以及信号处理等方面。在自动控制领域,以模糊集理论为基础发展起来的模糊控制为将人的控制经验及推理过程纳入自动控制提供了一条便捷途径。 1.知识库

毕业设计(开题报告)关于模糊控制

毕业设计（论文） 开题报告 题目电力系统中新型智能协调控制器的研究专业电气工程与自动化 班级电气1班 学生于伟华 指导教师徐凯 重庆交通大学 2012 年

2012届电气工程与自动化专业毕业设计论文（开题报告） 一、选题目的的理论价值和现实意义 （1）理论价值 随着电力系统规模的不断扩大，电力系统结构和运行方式越来越复杂多变，对系统的稳定性提出了更高的要求。国内外的运行经验表明，电力系统运行稳定性的破坏是事故扩大、系统瓦解的重要原因之一。而发电机励磁控制系统对同步发电机乃至整个电力系统的可靠和稳定运行都有着重要的作用。 在励磁控制系统中，控制算法是决定控制性能优劣的重要因素。PID算法由于设计简单，并且具有良好的电压控制精度，至今在工程上仍有广泛的应用。但PID算法不能有效改善系统的动态品质和提高系统的稳定水平。尤其是快速励磁方式的采用会使电力系统特性恶化，致使出现负阻尼情况，使电力系统发生低频振荡。随着现代控制理论和实践的发展，出现了基于线性最优控制理论的线性最优励磁控制器。由于考虑了电力系统多个控制目标的综合，并采用最优化设计，因而具有更好的动态性能和阻尼特性。然而线性最优控制理论也有不足之处，即当系统偏离运行点时，其不能保证良好的控制性能。 模糊控制是以模糊集合论、模糊语言变量和模糊逻辑推理为基础的一种智能控制方法，它不需要精确的数学模型，而且能够很好地应用于动态或高度非线性系统，对过程和参数的变化有较强的适应能力。 （2）现实意义 安全稳定是电力系统运行的基本条件，提高励磁系统的控制性能，对同步发电机和电力系统的安全稳定运行都有着重要意义。利用PID良好的电压调节特性，并结合星型最优励磁控制器良好的懂爱和阻尼特性，简历了PID+LOEC模糊协调励磁控制器。根据系统状态的变化，模糊控制器可以通过加权系数协调控制PID和LOEC的输出，从而提高对系统状态变化的自适应能力。通过在simulink中建立系统仿真模型，把基于模糊控制器的PID+LOEC协调控制分别和PID、LOEC做了比较，结果显示，基于模糊控制的协调控制策略，具有更好的动、静态特性。 从smith预估器、大林算法等，到现代控制理论出现了不少克服大滞后系统的控制方案。它们都在一定条件下，一定程度地解决了纯滞后对象地控制问题，但也存在许多缺陷：（1）过于依赖对象的数学模型；（2）计算机算法条件难以实现；（3）实际环境影响的强干扰。因此，常规控制方法很难对复杂的纯滞后工业过程进行有效控制[7]。

模糊控制发展前景分析

《冶金自动化工程案例分析》课程论文 模糊控制的发展前景分析 电子与信息工程学院 自动化094班 张宇 120093101091

模糊控制的发展前景分析 电子与信息工程学院自动化094班张宇 摘要：模糊控制方法是智能控制的重要组成部分。本文简要介绍了模糊控制的概念和特点,并对模糊控制的原理作了说明,较详细的介绍了对于常规模糊控制方 法的改进,包括Fuzzy-PIS复合控制、三位模糊控制器、Smith-Fuzzy控制器、专家模糊控制器等,对模糊控制系统与传统PID控制作了简单比较,最后对模糊控制的优缺点进行分析并对模糊控制未来发展作出了展望。 关键字：模糊控制；原理；模糊PID控制；展望； 一．模糊控制简介 模糊控制是以模糊集合论、模糊语言变量和模糊逻辑推理为基础的一种计算机数字控制技术。模糊控制主要是模拟人的思维、推理和判断的一种控制方法, 它将人的经验、常识等用自然语言的形式表达出来,建立一种适用于计算机处理的输入输出过程模型,是智能控制的一个重要研究领域。从信息技术的观点来看, 模糊控制是一种基于规则的专家系统。从控制系统技术的观点来看, 模糊控制是一种普遍的非线性特征域控制器。 模糊控制作为智能领域中最具有实际意义的一种控制方法,已经在工业控制领域、家用电器自动化领域和其他很多行业中解决了传统控制方法无法或者是难以解决的问题,取得了令人瞩目的成效,引起了越来越多的控制理论的研究人员和相关领域的广大工程技术人员的极大兴趣。 相对传统控制,包括经典控制理论与现代控制理论。模糊控制能避开对象的数学模型( 如状态方程或传递函数等),它力图对人们关于某个控制问题的成功与失败和经验进行加工, 总结出知识,从中提炼出控制规则,用一系列多维模糊 条件语句构造系统的模糊语言变量模型, 应用CRI等各类模糊推理方法,可以得 到适合控制要求的控制量, 可以说模糊控制是一种语言变量的控制。 二. 模糊控制的原理 基本模糊控制系统包括模糊化处理、模糊推理和清晰化控制三个环节。 图1模糊控制系统框图 模糊化处理就是将模糊控制器输入量的确定值转换为相应模糊语言变量值的过程, 此相应语言变量值均由对应的隶属度来定义。通过这样一个把输入变量映射到合适的响应论域量程的过程,精确的输入数据就变换成适当的语言值或模

PID模糊控制器发展现状综述

模糊PID控制器的发展现状综述 1模糊PID控制器研究背景 1.1PID控制器 传统的PID控制器虽然以其结构简单、工作稳定、适应性好、精度高等优点成为过程控制中应用最广泛最基本的一种控制器。PID调节规律一般都能得到比较令人满意的控制效果，尤其是对于线性定常系统的控制是非常有效的，但是它的调节品质取决于PID控制器各个参数的确定。随着工业生产过程的日趋复杂化，系统不可避免地存在非线性、滞后和时变现象，其中有的参数未知或缓慢变化，有的带有延时和随机干扰，有的无法获得较精确的数学模型或模型非常粗糙，如果使用常规的PID控制器，PID参数的整定变得十分困难甚至无法整定，因此并不能得到理想的控制效果。为此，近年来各种改进的PID控制器如自校正、自适应PID[1][2][3]及智能控制器[4]迅速发展起来，但仍存在一定的局限性。 1.2模糊控制器 随着技术的发展，模糊控制理论和模糊技术成为最广泛最有前景的应用分支之一。模糊控制器是一种专家控制系统，它的优点是不需要知道被控对象的数学模型而能够利用专家已有的经验对系统进行建模。与传统的PID控制方式相比，它适合解决一些难以建立精确数学模型、非线性、大滞后和时变的复杂过程的问题，因此得到了很好的发展，尤其是在工业控制、电力系统等领域中解决了许多实际性的问题，引起了越来越多的工程技术人员的兴趣。但是经过深入研究，会发现基本模糊控制存在着其控制品质粗糙和精度低等弊病。而且用的最多的二维输入的模糊控制器是PI或PD型控制器，会出现过渡过程品质不好或不能消除稳态误差的问题。 因此，在许多情况下，将模糊控制和PID控制两者结合起来，扬长避短，既具有模糊控制灵活、适应性强、快速性好的优点，又具有PID控制精度高的特点。把规则的条件、操作用模糊集表示，并把这些模糊控制规则及有关信息作为知识存入计算机知识库中，然后计算机根据控制系统的实际响应情况，运用模糊推理，自动实现对PID参数的最佳整定，实现模糊PID控制。

毕业设计--洗衣机模糊控制系统设计论文

摘要 将模糊理论应用于洗衣机上是实现家电产品更新换代的重要手段，本文介绍了一种具有自学习功能的模糊智能洗衣机的设计方案，它是以单片机MC6805R3为核心，通过传感器对布量，布质，水温，浑浊度的检测，将得到的数据发送给单片机MC6805R3以实现洗衣机的智能控制，提高洗衣质量。文中还介绍了系统的软硬件组成并较详细介绍了采用动态监视的方法实现洗衣机自学习的功能。 关键词：模糊控制自学习洗衣机传感器

ABSTRACT Will blur the theory to apply will be realizes the electrical appliances product renewal important method on the washer, this article introduced one kind had from the study function fuzzy intelligent washer design proposal, it was take monolithic integrated circuit MC6805R3 as the core, through the sensor to the cloth quantity, the cloth nature, the water temperature, the opacity examination, the data transmission which obtained by realizes the washer intelligent control for monolithic integrated circuit MC6805R3, enhanced washes clothes the quality. In the article also introduced the system software and hardware composition and in detail introduced uses the dynamic surveillance the method realization washer from the study function. KEYWORDS： Fuzzy control From studies the washer Sensor

关于模糊控制理论的综述

物理与电子工程学院 《人工智能》 课程设计报告 课题名称关于模糊控制理论的综述 专业_______________ 自动化______________ 班级11 级3班__________________________ 学生姓名_______________ 郑艳伟___________ 学号_________________________________ 指导教师______________ 崔明月____________ 成绩__________________________________ 2014年6月18日

关于模糊控制理论的综述 摘要：模糊控制方法是智能控制的重要组成部分，本文简要回顾了模糊控 制理论的发展，详细介绍了模糊控制理论的原理和模糊控制器的设计步骤，分析了模糊控制理论的优缺点以及模糊控制需要完善或继续研究的内容，根 据各种模糊控制器的不同特点，对模糊控制在电力系统中的应用进行了分类，并分析了各类模糊控制器的应用效能?最后，展望了模糊控制的发展趋势与动态? 关键词：模糊控制；模糊控制理论；模糊控制系统；模糊控制理论的发展模糊控制是以模糊集理论、模糊语言变量和模糊控制逻辑推理为基础的一种智能控制方法，从行为上模拟人的思维方式，对难建模的对象实施模糊推理和决策的一种控制方法?模糊控制作为智能领域中最具有实际意义的一种控制方法，已经在工业控制领域、电力系统、家用电器自动化等领域中解决了很多的问题，引起了越来越多的工程技术人员的兴趣? 模糊控制系统简介 模糊控制系统是以模糊集合论、模糊语言变量和模糊逻辑推理为基础的一 种计算机数字控制技术.1965年美国的扎德⑴创立了模糊集合论，1973年,他给出了模糊逻辑控制的定义和相关的定理.1974年英国的Mamdani首先用模糊控制语句组成模糊控制器，并把它用于锅炉和蒸汽机的控制，在实验室获得成功，这一开拓性的工作标志着模糊控制论的诞生? 模糊控制系统主要是模拟人的思维、推理和判断的一种控制方法，它将人的经验、常识等用自然语言的形式表达出来，建立一种适用于计算机处理的输入输出过程模型，是智能控制的一个重要研究领域.从信息技术的观点来看，模糊控制是一种基于规则的专家系统?从控制系统技术的观点来看，模糊控制是一种普遍的非线性特征域控制器? 相对传统控制，包括经典控制理论与现代控制理论?模糊控制能避开对象 的数学模型（如状态方程或传递函数等），它力图对人们关于某个控制问题的成功与失败和经验进行加工，总结出知识，从中提炼出控制规则，用一系列多维模糊条件语句构造系统的模糊语言变量模型，应用CRI等各类模糊推理方法，可以得到适合控制要求的控制量，可以说模糊控制是一种语言变量的控制. 模糊控制具有以下特点： (1) 模糊控制是一种基于规则的控制?它直接采用语言型控制规则，出发

模糊控制论文

12电气2 张敬明128320242 模糊控制的应用 摘要： 目前大部分温度系统控制方法都需要建立比较精确的数学模型，但温度控制系统内参数变化的非线性特性使建立的模型精度受到一定的影响；而模糊控制技术不需要建立精确的数学模型, 解决多变量非线性系统具有明显的优点。为此，针对温度系统的多变量、非线性和难建模等特性，将模糊控制与PID 控制的优势相结合, 实现了对温度控制系统参数的有效控制。该系统的各项性能指标良好，遇到干扰可以进行自我调整，具有一定的自适应性。仿真结果表明，模糊PID控制算法不但简单实用，而且响应速度快，超调量小，控制效果良好。 关键词：模糊控制 PID 温度控制 1、引言 常规PID 控制[1-2]由于具有原理结构简单、鲁棒性好，可靠性高，容易实现的特点，成为迄今为止应用最广泛的控制算法，并且取得了良好的效果。然而在温度控制系统中，由于被控对象具有非线性、时变、大滞后等特点，且受环境温度等外界诸多因素影响较大，导致难以建立精确的数学模型，难以确定最佳的控制器参数。此时，传统的PID 控制对进一步提高控制对象的质量和精度遇到了极大的困难，难

以获得良好的效果。为了克服常规PID 调节器的不足，提高其性能，人们进行了进一步的研究。 模糊控制[3-5]是智能控制理论的一个分支，近十年来正以它全新的控制方式在控制界受到了极大的重视并得到了迅速发展。与传统的PID 控制方式相比，它具有特别适合于那些难以建立精确数学模型、非线性和大滞后的过程等特点。但是经过深入研究，也会发现基本模糊控制存在着其控制品质粗糙和精度不高等弊病。 因此，本文提出一种将模糊控制和PID 控制相结合起来，通过模糊控制实现PID 参数自适应的方法来控制系统温度。这种Fuzzy- PID 策略，模糊控制的采用不是代替PID 控制，而是对传统控制方式的改进和扩展，它既保持了常规PID 控制系统结构简单、使用方便、鲁棒性 强、控制精度高的优点，又采用模糊推理的方法实现了PID 参数 K、 P K、D K的在线自整定，兼具了模糊控制灵活性、适应性强的特点，相I 比单纯的任一种控制效果都要好[6-10]。 2、模糊控制基本理论 模糊控制是利用模糊数学的基本思想和理论的控制方法。在传统的控制领域里，控制系统动态模式的精确与否是影响控制优劣的最主要关键，系统动态的信息越详细，则越能达到精确控制的目的。然而，对于复杂的系统，由于变量太多，往往难以正确的描述系统的动态，于是工程师便利用各种方法来简化系统动态，以达成控制的目的，但

基于模糊控制算法的温度控制系统的设计(DOC)

本科生毕业论文(设计) 调研报告 题目：基于模糊控制算法的 温度控制系统的设计学生姓名： 学号： 专业班级： 指导教师： 完成时间：年月日

基于模糊控制算法的温度控制系统的设计 一、主要目标任务： 综合运用所学知识，如《模拟电子技术》、《数字电子技术》、《自动控制原理》、《微机原理》、《单片机原理与应用》，设计一个基于模糊控制算法的温度控制系统。 1）对以前所学知识进行系统的复习，全面的综合并将其联贯。 2）学会了独立的分析和解决问题和进行相关社会调查的能力 3）学会了查阅文献的方法和培养查阅文献的良好习惯。 4）提高专业相关外文的阅读、翻译能力。提高专业英语水平。 5）提高编写程序的水平，优化软件结构。提高电脑绘图水平。 二、技术性能指标： 1）温度控制在0~100度（水温），误差为±0.5。C。 2）恒温控制。 3）LED实时显示系统温度。并通过键盘输入给定温度 三、简要工作原理 以AT89C51单片机为模糊控制器，结合温度传感变送器，A/D转换器、LED显示器、静态电子开关等，设计出一个基于模糊控制算法的温度控制系统。 在系统中，温度传感变送器获得温度的感应电压，转变成1~5V的标准电压信号，再由A/D转换器转换成数字信号进入单片机内部。单片机将给定电压的A/D转换结果与测量电压的结果相比较，得出偏差量。然后跟据模糊控制算法得出控制量。在执行器中由开关频率较高的静态电子开关完成，采用模拟的PWM控制方法，改变同一个周期中电子开关的闭合时间。 从而调节加热开关的导通时间，以达到控制效果的目的。 四、课题文献综述 1、《动力锅炉燃烧系统的模糊控制策略》 1）作者：刘向杰、柴天佑、刘红波 2）摘要：基于模糊控制策略给出了锅炉系统新的控制方法。工业锅炉的主要动态包括非线性、非最小相位特征、不稳定性、时滞和负荷干扰，采 用传统控制方法难以实施有效的控制。运用GPE（Gausian partition with evenly spaced midpoints）模糊控制系统对锅炉对象的主汽压进行研究和 实时控制，模糊控制器能够克服许多干扰因素，产生良好的控制效果， 最后给出了模糊控制同传统方法的比较结果。 3）模糊控制器的应用 本文的线性推理规则表示：IF error is Ej and rate is Rj THEN output is U(i+j)。Ei代表着一个误差模糊，Rj代表一个误差变化率模糊集，U(i+j)代表着一个输出量模糊集。 4）实施结果 上述控制策略用于现场实际对象，尽管现场运行存在很大的干扰，主