D0I:10.13374/i.issm1001-053x.2001.02.019 第23卷第2期 北京科技大学学报 Vol.23 No.2 2001年4月· Journal of University of Science and Technology Beijing Apr.2001 种跟踪参考输出的加热炉温控系统 张绍德李金厚 安徽工业大学自动化系，马鞍山243002 摘要提出了加热炉广义对象模型概念和一种跟踪参考输出的模糊自适应控制方案，以及最 佳炉温工艺曲线专家系统构成及根据产品质量模糊评价的概念.系统仿真证明了上述方案的， 有效性 关健词广义对象模型：跟踪参考输出；模糊自适应控制；工艺曲线；专家系统 分类号TP273 加热炉是一个大惯性、纯滞后和有诸多干 1.1 跟踪参考输出的模糊自适应控制器设计 扰的复杂的非线性系统，传统的控制方法难以 考虑如下SISO离散非线性系统： 取得满意的控制效果，近年来，将智能控制技术 yk+1)-fy),k-1),…,yk-n+1): 应用到加热炉控制中，为摆脱在炉窑控制中采 k),w(k-1),…,ak-m+1)]+(1) 用常规数学模型方法的局限性，开辟了一条新 其中，代)为未知的非线性函数，)ER和 的途径.本研究基于模糊逻辑系统的万能逼 ()∈R分别为系统的控制输人和输出. 近理论和文献[2]提出的模型参考模糊自适应 对于式(1)所示的非线性离散系统，如果非 控制，设计出一种跟踪参考输出的加热炉温控 线性函数)已知，取控制律为4(--f+ 系统 y.+l)tpe(),式中，y(k+1)为参考输出，p<0为 反馈增益，则系统的输出误差为(+1)= 1 加热炉温控系统设计 y.(k+1)-yk+1)=-pe;当p水1时，系统的输出 将产生最佳加热温度曲线的专家系统应用 能渐近跟踪参考输出y(k+1). 到模型参考模糊自适应控制系统中网，系统框图 由于八)是未知的连续函数，因此用基于 如图1所示 模糊基函数的模糊逻辑系统孔)代替f(),则控 制律为a-y(k+l+pe(),因此， y=(k+1) y(k+1)=f(k)+u(k)=f(k)-f(k)+y.(k+1)+pe(k). 产生炉温工艺 Ye(k+1) 曲线的专家系统 e(k+1)=y.(k+1)-y(k=1)=f(k)-f(k)-pe(k)= *)& △f)-pe(k (2) y-(+1) ( 式中，△f=)-f)为未知非线性函数的辨识 温度 e(k+1) 控制器 义对多 误差.由文献[2]可知，对于给定的>0，一定存 在一个模糊逻辑系统xyPx),使得： 模粉 f(k) DL 讲课器 V-yp/xse,记(x)-Eyp/x)-0P(x), 式中，(y,…yw, P(x)=p(x)p:(x),PMx)] 图1跟踪参考输出的横糊自适应控制系统框图 定义p立Ax/空ix)为模糊基.以上 l isl Fig.1 Diagram of fuzzy adaptive control system based on x)为输入前件的模糊隶属度函数，y为推理 tracking reference ontput 规则后件模糊集合隶属度函数y)取最大值 收稿日期200009-10张绍德男，45岁，副教授 时所对应的论域点.模糊自适应控制系统稳定 *安徽省教育厅科研计划项目资助No.99J10168) 性证明见文献[2].第 卷 第 期 年 月 ‘ 北 京 科 技 大 学 学 报 比 恤 ‘ 一种跟踪参考输出的加热炉温控 系统 张绍德 李金厚 安徽工业大学 自动化系 ， 马鞍山 摘 要 提出了加热炉广义对象模型概念和一种跟踪参考输 出的模糊 自适应控制方案 ， 以及最 佳炉 温工艺曲线专家系统构成及根据产 品质量模糊评价的概念 系统仿真证明 了上述方案 的 有效性 关健词 广义对象模型 跟踪参考输 出 模糊 自适应控制 工艺 曲线 专家系统 分类号 加热炉是一个大惯性 、 纯滞后 和有诸多干 扰 的复杂 的非线性 系统 ， 传统 的控制方法难 以 取得满意的控制效果 近年来 ， 将智能控制技术 应用 到加热炉 控制 中 ， 为摆脱在炉 窑控制 中采 用 常规数学模型 方法 的局 限性 ， 开辟 了一条新 的途径 本研究基 于模糊 逻辑 系统 的万 能 逼 近理论 和 文献 提 出的模型参考模糊 自适应 控制 ， 设计 出一种跟踪参考输 出的加热炉温控 系统 加热炉温控系统设计 将产生最佳加热温度 曲线的专家系统应用 到模型参考模糊 自适应控制系统中 口，， 系统框图 如图 所示 产生炉温工艺 曲线的专家系纺 温度 控制器 ’ 模丫 辨畔 跟踪参考输出的模糊 自适应控制器设计 考虑如下 离散非线性系统 只粉 习妙 ，只 一 ， 一 ，只 一 “ 劝 ， 一 ， … ，试 一 切 其 中 ，八 · 为 未 知 的 非 线 性 函 数 ， 任 和 只 任 分别为系统 的控制输入和 输 出 对于式 所示 的非线性离散系统 ， 如果非 线 性 函 数 已 知 ， 取 控 制 律 为 一 夕 口 卜 ， 式 中 ， 粉 为参考输 出 ， 为 反 馈 增 益 ， 则 系 统 的 输 出 误 差 为 只 卜一 当 回 时 ， 系统 的输 出 能渐近跟踪参考输 出如 粉 由于 · 是未知的连续 函数 ， 因此用基于 模糊基 函数的模糊逻辑系统入 · 代替 · ， 则控 制律为。 一入劝 ， 因此 ， 气八幻 气 一入劝 试无 气凡 无 一只卜 卜入劝一刀的，动 八八幻一 式 中 ， 八八幻歌劝一刀幻为未知非线性函数的辨识 误差 由文献 可 知 ， 对 于给定 的 ￡ ， 一定存 在一个模糊逻 辑系统网氓邓 ， 使得 ， 沙以 一 艺娜办 匀 圈 跟踪参考输出的模糊 自适应控制 系统框圈 · 抽 扮 血碑 收稿 日期 矢 张绍德 男 ， 岁 ， 副教授 安徽省教育厅科研计划项 目资助困。 式 中 ， 决蜘伪 ，… 祠 ， 尸 习 沙 刃 ，二 子办 〕 定义蒯观州阁侣县圳 为模糊基 · 以上 州伙〕 为输人前件 的模糊隶属度 函数 ， 为推理 规则后 件模糊集合隶属 度 函数 脚切 取最大值 时所对应 的论域点 模糊 自适应控制系统稳定 性证明见文献 』 ， DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．2001．02．019