四、模糊控制理論

1.模糊控制

模糊控制是根據(jù)操作人員手動控制的經(jīng)驗，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)過模糊推理、模糊判決等運(yùn)算，求出控制量，實(shí)現(xiàn)對被控對象的控制。

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。

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)可識別的模糊量，具體包含以下三步：

①對輸入量進(jìn)行滿足模糊控制需求的處理；

②對輸入量進(jìn)行尺度變換；

③確定各輸入量的模糊語言取值和相應(yīng)的隸屬度函數(shù)。

（2）規(guī)則庫

根據(jù)人類專家的經(jīng)驗建立模糊規(guī)則庫。模糊規(guī)則庫包含眾多控制規(guī)則，是從實(shí)際控制經(jīng)驗過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，操作人員易于使用人類的自然語言，這些模糊條件語句容易加到過程的控制環(huán)節(jié)上；

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

③使用語言方法，過程的精確數(shù)學(xué)模型可以不需要；

④魯棒性強(qiáng)，適于解決過程控制中的滯后、非線性、強(qiáng)耦合時變等問題。

模糊控制的缺點(diǎn)：

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

②模糊控制的設(shè)計尚缺乏系統(tǒng)性，無法定義控制目標(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。針對變速風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，采用模糊控制來優(yōu)化效率和提高性能，用 3 個模糊控制器分別進(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、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。

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，包括兩大類問題：　　　和　　　。

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

3.模糊控制器由規(guī)則庫、　　　　　　　　、　　　　　　　　和　　　　　　　　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？