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四、模糊控制理論

1.模糊控制

模糊控制是根據(jù)操作人員手動(dòng)控制的經(jīng)驗(yàn),總結(jié)出一套完整的控制規(guī)則,再根據(jù)系統(tǒng)當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài),經(jīng)過(guò)模糊推理、模糊判決等運(yùn)算,求出控制量,實(shí)現(xiàn)對(duì)被控對(duì)象的控制。

2.模糊控制系統(tǒng)的組成

模糊控制系統(tǒng)的組成見圖1-24。

圖1-24 模糊控制系統(tǒng)組成框圖

3.模糊控制器各部分的作用

(1)模糊化

主要作用是選定模糊控制器的輸入量,并將其轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)可識(shí)別的模糊量,具體包含以下三步:

①對(duì)輸入量進(jìn)行滿足模糊控制需求的處理;

②對(duì)輸入量進(jìn)行尺度變換;

③確定各輸入量的模糊語(yǔ)言取值和相應(yīng)的隸屬度函數(shù)。

(2)規(guī)則庫(kù)

根據(jù)人類專家的經(jīng)驗(yàn)建立模糊規(guī)則庫(kù)。模糊規(guī)則庫(kù)包含眾多控制規(guī)則,是從實(shí)際控制經(jīng)驗(yàn)過(guò)渡到模糊控制器的關(guān)鍵步驟。

(3)模糊推理

主要實(shí)現(xiàn)基于知識(shí)的推理決策。

(4)解模糊

主要作用是將推理得到的控制量轉(zhuǎn)化為控制輸出。

4.模糊控制的特點(diǎn)

模糊控制的優(yōu)點(diǎn):

①進(jìn)行人機(jī)界面聯(lián)系時(shí),操作人員易于使用人類的自然語(yǔ)言,這些模糊條件語(yǔ)句容易加到過(guò)程的控制環(huán)節(jié)上;

②有較強(qiáng)的容錯(cuò)能力,具有適應(yīng)被控對(duì)象動(dòng)力學(xué)特征變化、環(huán)境特征變化和行動(dòng)條件變化的能力;

③使用語(yǔ)言方法,過(guò)程的精確數(shù)學(xué)模型可以不需要;

④魯棒性強(qiáng),適于解決過(guò)程控制中的滯后、非線性、強(qiáng)耦合時(shí)變等問(wèn)題。

模糊控制的缺點(diǎn):

①信息簡(jiǎn)單的模糊處理,將導(dǎo)致系統(tǒng)的控制精度降低和動(dòng)態(tài)品質(zhì)變差;

②模糊控制的設(shè)計(jì)尚缺乏系統(tǒng)性,無(wú)法定義控制目標(biāo)。

想要實(shí)現(xiàn)風(fēng)電機(jī)組最大功率點(diǎn)的跟蹤,可以通過(guò)調(diào)節(jié)風(fēng)力機(jī)的轉(zhuǎn)速。采用基于模糊邏輯的控制方案來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)風(fēng)力機(jī)的轉(zhuǎn)速,在提高風(fēng)力機(jī)穩(wěn)定性、電能質(zhì)量上具有卓越的性能。為了避免監(jiān)控發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速,且不依賴發(fā)電機(jī)和風(fēng)力機(jī)的特性,可采用爬山搜索法的模糊邏輯最大功率點(diǎn)跟蹤策略。

模糊控制用于控制風(fēng)電機(jī)組中的感應(yīng)電機(jī),可以最大限度地從風(fēng)中獲取能量,而且使風(fēng)能到電能的轉(zhuǎn)換系統(tǒng)具有更好的平滑性和穩(wěn)定性。針對(duì)變速風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng),采用模糊控制來(lái)優(yōu)化效率和提高性能,用 3 個(gè)模糊控制器分別進(jìn)行速度控制、實(shí)現(xiàn)最大風(fēng)能捕獲和減小轉(zhuǎn)矩振動(dòng)、跟蹤發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。

除了上述4種控制方法外,在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中還會(huì)應(yīng)用到專家系統(tǒng)、微分幾何控制、自適應(yīng)控制、最優(yōu)控制、模型預(yù)測(cè)控制等,在這里就不一一介紹了。

各種控制方法在風(fēng)電機(jī)組中的應(yīng)用如圖1-25所示。

圖1-25 各種控制方法在風(fēng)電機(jī)組中的應(yīng)用

習(xí)  題

1.魯棒控制理論是分析和處理具有不確定性系統(tǒng)的控制理論,包括兩大類問(wèn)題:      

2.人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)類型分為                

3.模糊控制器由規(guī)則庫(kù)、                        組成。

4.什么是魯棒性?

5.滑膜變結(jié)構(gòu)控制的優(yōu)點(diǎn)是什么?

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