基于鱼群算法的模糊控制器研究及设计

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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,由于其不依赖于系统的精确模型,具有适应能力强、鲁棒性好等特点,从诞生到现在取得了很多重要的研究与应用成果.成功设计模糊控制器的关键是选择合适的模糊控制规则,提高模糊控制器的学习能力.传统的模糊控制规则设计多采用试凑修正因子的方法,对特定专家的经验依赖较大.随着计算机技术的发展,许多学者对自适应的模糊控制器进行了研究,出现了自校正模糊控制器、自组织模糊控制器等,智能优化算法也被广泛地应用到改进模糊控制器中,包括遗传算法、蚁群算法、粒子群算法等,取得了一定的成果.   本文首先通过对基本鱼群算法的研究,给出了改进的人工鱼群算法.鱼群算法是一种较新的基于动物行为的智能寻优算法,具有较强的全局寻优能力及全局收敛性优点,本文对初始鱼群分布及鱼群行为进行了改进,解决了原始鱼群算法初始覆盖空间具有不确定性的问题,聚群行为和追尾行为改进后算法能够更快地跳出局部极值.针对模糊控制器设计存在的瓶颈,利用改进的人工鱼群算法对模糊控制的隶属度函数和模糊控制规则进行综合优化,提出了一种基于鱼群算法的模糊控制器的优化方法,实现了模糊控制器知识库的自适应调整.MATLAB仿真结果表明,该优化方案具有良好的动、静态性能.   为检验模糊控制器设计的有效性,本文将其应用于电锅炉水温控制当中.电锅炉控制系统在工业控制各个领域中都有广泛的应用.我国电锅炉的应用起步较晚,且存在控制水平不高、算法粗糙简单、控制效果不佳、输出易产生振荡且超调量大等缺点.研究电锅炉控制系统具有重要意义.本文利用飞利浦单片机LPC915设计电锅炉水温模糊控制系统,给出了系统的软硬件实现,仿真结果证明了该方案的可行性与有效性.
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