北京联合大学 自动化 学院

毕业设计（论文）开题报告

题目： 模糊控制理论应用于空调控制过程的探讨

系  别：    自动化         

                专  业：    自动控制       

班  级：    03083323       

                学  号：    0308332317     

                姓  名：    柴宇           

                同组人：                   

指   导   教   师：    张明莉      教师职称：   讲师  

协助指导/联系教师：                教师职称：         

2007年3月3 日

一、题目背景和意义

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。

近年来，模糊逻辑的应用迅速发展，其应用范围从照相机、便携式摄像机、洗衣机和微波炉等日用消费品,直到工业控制、医疗器械、决策支持系统和人力资源管理等领域 。尤其在家用电器领域，无论对专家还是对普通消费者，模糊逻辑都给人以深刻的印象。我国已经加入世界贸易组织，各种工业产品尤其是家电产品越来越向着智能化、人性化的方向发展。

将模糊集合理论运用于自动控制而形成的模糊控制理论，在近年来得到了迅速的发展，其原因在于对那些时变的非线性的复杂系统，当无法获得精确的数学模型的时候，利用具有智能的模糊控制器能给出有效的控制。例如，在炼钢，化工，人文系统，经济系统以及医学心理系统中，要得到正确而且精密的数学模型是相当困难的。对于这些系统却具有大量的以定性的形式表示的极其重要的先验信息，以及仅仅用语言规定的性能指标。同时，要求过程的操作人员是系统的基本组成部分等。所有这些都是一种不精确性，应用一般的控制理论是很难实现控制的，但是，这类系统由人来控制却往往容易做到。这是因为过程操作人员的控制方法是建立在直观的和经验的基础上，他们凭借实践积累的经验，采取适当的对策完成控制任务，于是，人们把操作人员的控制经验归纳成定性描述的一组条件语句，然后运用模糊集合理论将其定量化，使控制器得以接受人的经验，模仿人的操作策略，这样就产生了以模糊集合理论为基础的模糊控制器。模糊控制理论的提出是控制思想的一次深刻的变革，它标志着人工智能发展到了一个新的阶段。

随着计算机及其相关技术的发展，模糊控制也由最初的经典模糊控制发展到自适应模糊控制，专家模糊控制和基于神经网络的自学习模糊控制。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，取得了令人瞩目的成效。已经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。但是我们也应该看到，模糊控制的理论和应用虽然已经取得了很大的进展，但是就目前的状况来看，尚缺乏重大的突破，因此模糊控制无论在理论和应用上都有待于进一步的深入研究和探讨。

二、国内外研究现状

模糊技术作为一门引人注目的应用科学,越来越受到全世界人们的关注,专家们认为它有可能成为21世纪科学发展的一项基础技术。为了确保21世纪的科技竞争力,各国争先恐后地发展模糊技术。在模糊控制理论方面的研究,美国处于世界领先的水平。

模糊控制具有良好控制效果的关键是要有一个完善的控制规则。但由于模糊规则是人们对过程或对象模糊信息的归纳，对高阶、非线性、大时滞、时变参数以及随机干扰严重的复杂控制过程，人们的认识往往比较贫乏或难以总结完整的经验，这就使得单纯的模糊控制在某些情况下很粗糙，难以适应不同的运行状态，影响了控制效果。常规模糊控制的两个主要问题在于：改进稳态控制精度和提高智能水平与适应能力。在实际应用中，往往是将模糊控制或模糊推理的思想，与其它相对成熟的控制理论或方法结合起来，发挥各自的长处，从而获得理想的控制效果。由于模糊规则和语言很容易被人们广泛接受，加上模糊化技术在微处理器和计算机中能很方便的实现，所以这种结合展现出强大的生命力和良好的效果。对模糊控制的改进方法可大致的分为模糊复合控制，自适应和自学习模糊控制，以及模糊控制与智能化方法的结合等三个方面。

目前，模糊控制技术日趋成熟和完善。各种模糊产品充满了日本、西欧和美国市场，如模糊洗衣机、模糊吸尘器和模糊摄像机等等，模糊技术几乎变得无所不能，各国都争先开发模糊新技术和新产品。多年来一直未解决的稳定性分析问题正在逐步解决。模糊芯片也已研制成功且功能不断加强，成本不断下降。直接采用模糊芯片开发产品己成为趋势。模糊开发软件包也充满市场。模糊控制技术除了在硬件、软件上继续发展外，将在自适应模糊控制、混合模糊控制以及神经模糊控制上取得较大发展。随着其它学科新理论、新技术的建立和发展，模糊理论的应用更加广泛。模糊理论结合其它新技术和人工神经网络和遗传基因形成交叉学科神经网络模糊技术(Neuron Fuzzy Technique)和遗传基因模糊技术(Genetic Fuzzy Technique)，用于解决单一技术不能解决的问题。模糊理论在其它学科技术的推动下，正朝着更加广泛的方向发展。   
    可以说,模糊控制无所不在,且与人们的生活息息相关。专家认为模糊控制技术高深莫测,它还有很大潜力可挖。未来的某一天,它将会以更使人出乎意料的面目出现在世人的面前。

三、主要内容与待解决的问题

本论文先着重对模糊控制系统的原理、结构、算法等进行论述，并针对一类非线性时变的过程控制系统，提出一种模糊控制算法，该算法不依赖被控对象的深层次知识（即精确数学模型），利用C语言编程，可以实现根据模糊控制表的离线计算、在线查询，自调整模糊规则，从而增强了模糊控制器的自学习能力。通过算法的仿真研究，来验证算法的可行性。

最后本文根据某厂车间的温、湿度要求，对空调控制过程设置了模糊PID控制。用MATLAB或C语言在模糊控制系统中进行了仿真应用。

四、设计方法与实施方案

通过学习模糊控制系统，将空调系统作为研究对象，建立数学模型，根据人工操作经验设计的模糊规则表，经过推理，得出空调器的模糊控制查询表，利用C语言编程，可以实现根据模糊控制表的离线计算、在线查询，。为了提高模糊空调的控制效果，根据某厂车间的温、湿度要求，对空调控制过程设置了模糊PID控制。用MATLAB或C语言在模糊控制系统中进行了仿真应用。

主要通过讨论模糊PID控制器，并将控制结果进行仿真实现。

五、进度计划

第1周 调研，收集资料；第2周 写开题报告；第3周 学习模糊控制系统；第4周 学习模糊控制；第5周 学习系统模糊控制器；第6周 学习模糊控制系统的工作原理；第7周 模糊控制理论分析；第8周 模糊控制器的计算机软件实现；第9周 模糊控制器的计算机软件实现；第10周 模糊控制器的计算机软件实现；第11周 D控制技术在空调控制过程中的应用；第12周 模糊PID控制技术在空调控制过程中的应用；第13周 写论文；第14周 写论文；第15周 改论文；第16周 准备论文答辩。

六、参考资料

张国良，邓方林等.模糊控制及其Matlab应用.西安：西安交通大学出版社，2002