基于Simulink的时滞系统模糊控制器的设计毕业设计论文

一、原始依据（包括设计或论文的工作基础、研究条件、应用环境、工作目的等。）

工作基础：了解时滞系统的基本概念，熟练使用MATLAB 7软件。

研究条件：Smith预估控制器的基本原理与模糊控制器的MATLAB Fuzzy 工具箱。

应用环境：基于模糊Smith控制器的大时滞被控对象的Simulink仿真。

工作目的：熟练掌握MATLAB Simulink工具箱。

了解智能控制的基本概念，模糊数学的基本内容以及模糊控制器

设计的基本方法。

完成基于模糊Smith预估控制器的仿真设计。

二、参考文献

[1] 王志萍.带有Smith预估器的模糊控制系统仿真研究[J].上海电力学院学报. 2004(02).

[2] 储岳中,陶永华. 基于MATLAB的自适应模糊PID控制系统计算机仿真

[J]. 安徽工业大学学报(自然科学版). 2004(01) .

[3] 尹明,董振银,宋利君.模糊PID在电炉温度控制中的应用[J]. 齐齐哈尔

大学学报. 2003(02) .

[4] 张涛,李家启.基于参数自整定模糊PID控制器的设计与仿真[J].交通与

计算机. 2001(S1).

[5] 周荔丹,童调生.模糊PID在电阻加热炉温控系统中的应用[J].自动化与

仪器仪表. 2001(05) .

[6] 饶翡鹏,王东云,凌德麟.模糊控制的发展和现状[J]. 郑州纺织工学院学报. 2000(03).

三、设计（研究）内容和要求（包括设计或研究内容、主要指标与技术参数，并根据课题性质对学生提出具体要求。）

1、了解模糊控制系统的基本概念与原理。

2、用MATLAB 7中的Fuzzy Control工具箱完成基于某大迟滞环节的模糊控制器的设计。

3、对比分析传统PID、Smith预估控制器以及单纯模糊控制器的优缺点。

4、在此基础上，完成模糊PID的算法仿真。

指导教师（签字）

年月日

审题小组组长（签字）

年月日

北京理工大学本科生毕业设计（论文）开题报告

课题名称基于Simulink的时滞系统模糊控制器的设计

系名信息工程系专业自动化

学生姓名陈莹指导教师扈书亮

一、课题来源及意义

在工业过程控制领域中，许多被控对象都不同程度存在着时滞现象，因此，时滞系统是一种在工业生产中广泛存在的。任何实际系统的过去状态不可避免地要对当前的状态产生影响，即系统的演化趋势不仅依赖于系统当前的状态，也依赖于过去某一时刻的状态，这类系统统称时滞系统。系统时滞产生的原因很多：可能由测量元件或测量过程造成，也可能由控制元件和执行元件造成，或者由它们共同造成。

1957年O.J.M.Smith首次提出预估控制器，这是一个时滞补偿的预估算法。它通过估计对象的动态特性，用一个预估模型作为补偿，从而得到一个没有时滞的被调节量反馈到反馈器，实现了将纯滞后环节移到闭环控制回路之外，从而有效地消除了纯滞后对控制系统的影响。但是它过分依赖于精确数学模型，工业过程中不可能获得被控对象的精确数学模型，因此很难运用。

1956年美国的Zadeh首次提出模糊集合的概念，1974年伦敦大学的Mamdani 成功地将模糊控制理论应用于锅炉和汽轮机的过程控制。模糊控制主要是模拟人的思维，推理和判断的一种方法，因其能很好的避免传统Smith预测控制的缺点，所以已经广泛应用于各个领域。

由于时滞的存在严重影响了系统的控制效果和稳定性，导致系统的超调变大，调节时间变长，甚至出现振荡和发散。提高了系统的响应速度和系统的稳定性,因此提出简单，有效，实用的大时滞控制方法是很有意义的。

二、国内外发展现状

模糊控制技术是一项正在发展的技术，在短短20多年时间里，模糊控制得到长足发展。它的应用领域涉及各各方面，控制方法也有广很大进展，模糊控制器的性能不断提高。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。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。

三、研究目标

熟练掌握MATLAB Simulink工具箱。了解智能控制的基本概念，模糊数学的基本内容以及模糊控制器设计的基本方法，完成基于模糊Smith预估控制器的仿真设计。

四、研究内容

主要研究在工业过程中的得到大量应用的PID控制、Smith预估控制和模糊控制在多变量时滞系统中的应用。了解模糊控制系统的基本概念与原理；完成基于某大迟滞环节的模糊控制器的设计；

五、研究方法与手段

在充分了解模糊控制基本原理的基础上，针对一典型带有大迟滞环节被控对象数学模型，利用MATLAB的Simulink以及Fuzzy Control工具箱对比完成采用传统PID调节器、单纯采用模糊控制以及将模糊控制与Smith预估补偿原理相结合的方法之间控制效果的优劣。

六、进度安排

1、2014.12.10—2015.03.05 查找资料，通过书籍和网络了解模

糊控制基本原理及研究方法，完成

开题报告。

2、2015.03.06—2015.03.29 熟练掌握MATLAB Simulink工具箱。

了解智能控制的基本概念，模糊数学

的基本内容以及模糊控制器设计的

基本方法。

3、2015.03.30—2015.04.20 完成基于模糊Smith预估控制器的仿

真。

4、2015.04.21—2015.05.25 对仿真结果进行分析，并得出结论。

5、2015.05.26—2015.06.10 撰写论文，准备答辩。

七、主要参考文献

[1]王志萍.带有Smith预估器的模糊控制系统仿真研究[J].上海电力学院学报. 2004(02).

[2]储岳中,陶永华. 基于MATLAB的自适应模糊PID控制系统计算机仿真[J]. 安徽工业大学学报(自然科学版). 2004(01) .

[3]尹明,董振银,宋利君.模糊PID在电炉温度控制中的应用[J]. 齐齐哈尔大学学报. 2003(02) .

[4]张涛,李家启.基于参数自整定模糊PID控制器的设计与仿真[J].交通计算机. 2001(S1).

[5]周荔丹,童调生.模糊PID在电阻加热炉温控系统中的应用[J].自动化仪器仪表. 2001(05) .

[6]饶翡鹏,王东云,凌德麟.模糊控制的发展和现状[J]. 郑州纺织工学院学报. 2000(03).

[7]何明. 工业自动化控制系统通讯网络的应用研究[D]. 合肥工业大学.2009.

[8]卢娟. BP神经网络PID在三容系统中的控制研究[D]. 合肥工业大学.2009.

[9] 方鹏. 基于模糊PID算法的中央空调温度控制系统设计[D]. 合肥工业大学.2009

[10]李岩. 模糊PID控制在液位控制中的应用[D]. 合肥工业大学,2008 .

[11]简珣. 模糊PID控制在三容水箱系统控制中的应用研究[D]. 合肥工业大学2007.

选题是否合适：是□否□

课题能否实现：能□不能□

指导教师（签字）

年月日

选题是否合适：是□否□

课题能否实现：能□不能□

审题小组组长（签字）

年月日