前者 提高了 20%的效率。同時，在控制的過程中采用自適應(yīng)論域劃分方案所導(dǎo)致的偏差振蕩幅 度也要小于傳統(tǒng)論域劃分方案下的偏差振蕩幅度。
[0098] 因此可見：基于自適應(yīng)論域劃分的控制方案可以有效地提升控制效率，提高控制 精度。同時也可以減少機器設(shè)備的磨損消耗，節(jié)約能源。
[0099] 另外，在工業(yè)生產(chǎn)中，對工業(yè)爐的溫度控制是一道關(guān)鍵工序。一般而言，爐溫有"超 高溫"、"高溫"、"中溫"、"低溫"、"超低溫"等若干類型，分別對應(yīng)不同的溫度檔次。這里說的 "溫度檔次"是針對每一次特定的加工過程而言。不同的加工過程所說的"溫度檔次"指代的 具體溫度值可能是差距較大的。舉例而言，甲加工過程中，工業(yè)爐溫度在1000°c至1500°C 之間，這時，1200°C可以屬于"中溫"的范疇。對于甲加工過程而言，若當(dāng)前溫度處于1200°C， 我們可以說當(dāng)前爐溫是"中溫"狀態(tài)。而在乙加工過程中，工業(yè)爐溫度在600°C至1200°C之 間，這時，1200°C就屬于"超高溫"的范疇了。對于乙加工過程而言，若當(dāng)前溫度處于1200°C， 我們就說不能再說當(dāng)前爐溫是"中溫"狀態(tài)了。而必須說當(dāng)前爐溫是"超高溫"狀態(tài)了。
[0100] 同樣，就甲加工過程而言，在加熱的初期，工業(yè)爐爐溫尚處于上升期。溫度的波動 范圍在1000°C至1150°C之間，此時，若溫度為1100°C，我們可以說當(dāng)前是在"高溫"狀態(tài)（這 是僅就加熱初期而言的）。而隨著加熱過程的進(jìn)行，工業(yè)爐爐溫逐漸升到了1200°c。這時， 原先的1KKTC這個數(shù)值就不能再視為"高溫"狀態(tài)了。相對于1200°C這個檔次，1KKTC就 只能視為"低溫"了?？梢?，對象不同（或同一對象所處的狀態(tài)不同），分類的標(biāo)準(zhǔn)也會有所 不同，有時甚至有較大的區(qū)別。
[0101] 在傳統(tǒng)的爐溫模糊控制系統(tǒng)中，某一溫度值屬于哪個語言變量是通過隸屬度函數(shù) 來判斷的。由于在傳統(tǒng)的控制模式中，隸屬度函數(shù)是固定的，因此，某一具體溫度值屬于哪 個語言變量的判別準(zhǔn)則是既定的，固化的。也即，就乙加工過程而言，600°C屬于"低溫"的 隸屬度函數(shù)值要遠(yuǎn)大于其屬于"超高溫"的隸屬度函數(shù)值。這時對處于600°C的工業(yè)爐可以 采用"低溫"狀態(tài)下的控制策略。而隨著升溫過程的進(jìn)行，當(dāng)前爐溫可能會處于一個較高的 預(yù)期狀態(tài)（例如在l〇〇〇°C到1100°C之間）。這時對工業(yè)爐就應(yīng)該采取"高溫"的控制模式 了。但應(yīng)該指出的是，這里說的"高溫"，是指相對于600°C這個"低溫"狀態(tài)時的高溫，而非 實時意義上的高溫。也就是說，此時由于給工業(yè)爐投入了較高的能源，它的運行狀態(tài)就處于 1000°C到1KKTC之間。此時，宄竟它還是不是屬于當(dāng)前基準(zhǔn)狀態(tài)下的高溫還是有待討論的。 也即，由于它的溫度波動就是在l〇〇〇°C到1100°C之間，因此，相對于1000°C-1100°c的基準(zhǔn) 而言，此時的l〇l〇°C對工業(yè)爐應(yīng)是"低溫段"，而1090°C對于工業(yè)爐則是"高溫"段了。
[0102] 在這種意義上，對于處于1000°C到1100°C運行狀態(tài)的工業(yè)爐而言，需要重新評估 其具體溫度數(shù)值和溫度檔次的對應(yīng)關(guān)系。也就是說，需要重新構(gòu)建隸屬度函數(shù)。在這種新 的隸屬度函數(shù)基礎(chǔ)上，啟動溫度區(qū)間對應(yīng)的調(diào)節(jié)策略，該策略與現(xiàn)有策略相同。這種分類方 式，能隨著溫度的不斷變化，自適應(yīng)地對實時的溫度數(shù)值進(jìn)行實時的檔次劃分，通過不斷地 細(xì)化控制策略，降低溫度調(diào)節(jié)過程中的的超調(diào)量和波動頻率，最終使?fàn)t溫穩(wěn)定在一個合適 的區(qū)間。
[0103] 舉例而言，對乙加工過程，假設(shè)理想的溫度應(yīng)為1100°C?？刂撇呗钥梢匀缦略O(shè)計： ①對初期的600°c，采用600°C至1200°C的溫度區(qū)間對600°C進(jìn)行評估，采用"超低溫"的 控制模式使工業(yè)爐快速升溫。②當(dāng)其升溫到l〇〇〇°C附近時，采用900°C至1100°C的溫度區(qū) 間對1000°C進(jìn)行評估，采用"中溫"的控制模式使工業(yè)爐升溫。③若溫度出現(xiàn)超調(diào)，達(dá)到了 1150°C，則采用1000°C至1100°C的溫度區(qū)間對1150°C進(jìn)行評估，采用"超高溫"的控制模式 使工業(yè)爐降溫。④當(dāng)溫度到達(dá)1050 °C附近時，采用1020°C至1100 °C的溫度區(qū)間對1050°C 進(jìn)行評估，采用"低溫"的控制模式使工業(yè)爐升溫。⑤若溫度又出現(xiàn)超調(diào)，達(dá)到了 1120°C，則 采用1KKTC至1130°C的溫度區(qū)間對1120°C進(jìn)行評估，采用"高溫"的控制模式使工業(yè)爐降 溫。這樣不斷滾動優(yōu)化，對工業(yè)爐爐溫根據(jù)其實際溫度和溫度波動范圍之間的關(guān)系進(jìn)行溫 度區(qū)間的不斷細(xì)化定義，并采用相應(yīng)的控制策略。這樣就能根據(jù)需要對溫度進(jìn)行交互式調(diào) 節(jié)，更好地符合工業(yè)爐爐溫加工的要求。
【主權(quán)項】
1. 一種基于自適應(yīng)論域劃分的模糊控制方法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟1: 步驟1:論域劃分： 以被控量T的變化區(qū)間[x，y]作為論域區(qū)間；1和y分別是被控量的下限值和上限值； 將論域區(qū)間劃分為多個子區(qū)間，對每一個子區(qū)間分別定義模糊子集及模糊子集中每一 個元素即模糊語言變量的隸屬度函數(shù)； 步驟2 :采用模塊控制策略并基于步驟1的模糊子集及隸屬度函數(shù)對被控對象實施控 制。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于自適應(yīng)論域劃分的模糊控制方法，其特征在于，所述的 步驟1中還包括論域映射步驟： 將被控量T的變化區(qū)間[x，y]映射成區(qū)間[0,b]，有b=y-x; 在區(qū)間[x，y]的T，映射到區(qū)間[0,b]的值為w，有w=T-x; 將區(qū)間[〇，b]代替原有的論域區(qū)間[x，y]作為更新的論域區(qū)間； 并將更新的論域區(qū)間[〇,b]劃分為多個子區(qū)間，對每一個子區(qū)間分別定義模糊子集及 模糊子集中每一個元素的隸屬度函數(shù)。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于自適應(yīng)論域劃分的模糊控制方法，其特征在于，每一個 子區(qū)間的模糊語言變量包括"高（PB)"、"中（PM)"、"低（PS)"： (1) wG[0? 8*b，b] 此時"高（PB) "的隸屬度函數(shù)值f(w)為：此時"中（PM) "的隸屬度函數(shù)值f(w)為：此時"低（PS) "的隸屬度函數(shù)值f(w)為：(2)wG[〇.5*b，0.8*b) 此時"高（PB) "的隸屬度函數(shù)值f(w)為：此時"中（PM) "的隸屬度函數(shù)值f(w)為：此時"低（PS) "的隸屬度函數(shù)值f(w)為：(3) w G [〇? 2*b，0. 5*b) 此時"高（PB) "的隸屬度函數(shù)值f(w)為：此時"中（PM) "的隸屬度函數(shù)值f(w)為：此時"低（PS) "的隸屬度函數(shù)值f(w)為：(4) w G [〇,〇? 2*b) 此時"高（PB) "的隸屬度函數(shù)值f(w)為：此時"中（PM) "的隸屬度函數(shù)值f(w)為：此時"低（PS) "的隸屬度函數(shù)值f(W)為：4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于自適應(yīng)論域劃分的模糊控制方法，其特征在于，所述步 驟2中，先通過對被控量T的實時測量，將其變換為[0,b]區(qū)間內(nèi)的w值；再判斷w值屬于 [〇，b]區(qū)間中的四個子區(qū)間：[0,0? 2*b)，[0.2*b，0.5*b)，[0.5*b，0.8*b)，[0.8*b，b]中的 哪一個； 確定子區(qū)間之后，基于隸屬度函數(shù)值f(w)的大小判斷w值屬于"高（PB)"、"中（PM)"、 "低（PS) "中的哪一個模糊語言變量； 隸屬于哪一個模糊語言變量的判斷方法采用隸屬度函數(shù)值最大原則。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于自適應(yīng)論域劃分的模糊控制方法，其特征在于，若隸屬 函數(shù)值相同，采用隨機分類方法：即若w值對應(yīng)的幾個模糊語言變量的隸屬函數(shù)值是一樣 大小，則取其中任一個語言變量所對應(yīng)的模糊語言變量。6. 根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項所述的基于自適應(yīng)論域劃分的模糊控制方法，其特征在 于，被控量為爐膛溫度。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于自適應(yīng)論域劃分的模糊控制方法，包括以下步驟：步驟1：論域劃分：以被控量T的變化區(qū)間[x，y]作為論域區(qū)間；x和y分別是被控量的下限值和上限值；將論域區(qū)間劃分為多個子區(qū)間，對每一個子區(qū)間分別定義模糊子集及模糊子集中每一個元素即模糊語言變量的隸屬度函數(shù)；步驟2：采用模塊控制策略并基于步驟1的模糊子集及隸屬度函數(shù)對被控對象實施控制。該基于自適應(yīng)論域劃分的模糊控制方法易于實施，靈活性好，能有效改善控制效果。
【IPC分類】G05B13/02
【公開號】CN104991443
【申請?zhí)枴緾N201510395449
【發(fā)明人】龍軍, 胡揚, 楊柳
【申請人】中南大學(xué)
【公開日】2015年10月21日
【申請日】2015年7月8日