太陽能熱利用系統(tǒng)的自適應(yīng)模糊控制

【摘要】：太陽能熱利用系統(tǒng)是一個大慣性、純滯后、參數(shù)時變的非線性復(fù)雜系統(tǒng)。對于太陽能熱水器系統(tǒng)而言，如何實現(xiàn)其水溫的智能控制，是一項重要研究課題。到目前為止，應(yīng)用經(jīng)典的模糊控制、PID控制、廣義預(yù)測模型等方法，在太陽能熱水器的理論研究和實際應(yīng)用方面已經(jīng)取得了一定的進(jìn)展。但在實際運(yùn)行過程中，當(dāng)外界環(huán)境發(fā)生較大的變化時，系統(tǒng)不具有自適應(yīng)性，控制效果不理想。 智能控制是當(dāng)今國內(nèi)外自動控制的發(fā)展趨勢。模糊控制技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和遺傳算法是智能控制的重要基礎(chǔ)工具。模糊控制非常適用于一類復(fù)雜的難以建立精確的數(shù)學(xué)模型的非線性系統(tǒng)；神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有自學(xué)習(xí)和并行處理信息的能力，其BP學(xué)習(xí)算法對于建立和調(diào)整模糊推理系統(tǒng)效果比較好；遺傳算法是一種隨機(jī)搜索的全局化方法，它通過交叉和變異操作大大減少了受初始狀態(tài)的影響，使搜索得到最優(yōu)結(jié)果而不停留在局部最優(yōu)處。 本文提出將模糊控制理論、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論和遺傳算法相結(jié)合，進(jìn)行優(yōu)勢互補(bǔ)，設(shè)計一個基于遺傳算法的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)智能控制器。先用遺傳算法離線調(diào)節(jié)控制規(guī)則前件變量的隸屬函數(shù)參數(shù)和后件變量的作用值，調(diào)整后的控制器的輸出能很好的跟蹤樣本數(shù)據(jù)，然后再用BP學(xué)習(xí)算法進(jìn)行在線調(diào)節(jié)，優(yōu)化控制器，實現(xiàn)水溫的自適應(yīng)控制。 本文最后對所設(shè)計的自適應(yīng)模糊控制器進(jìn)行了仿真實驗，并與經(jīng)典的模糊控制器和PID控制器進(jìn)行比較。比較結(jié)果表明，本文設(shè)計的基于遺傳算法的自適應(yīng)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)智能控制器對太陽能熱水器水溫進(jìn)行控制時，系統(tǒng)的跟蹤性能好、響應(yīng)速度快、穩(wěn)態(tài)性能好，而且沒有振蕩和超調(diào)。 【關(guān)鍵詞】：太陽能熱水器 自適應(yīng)模糊控制 遺傳算法 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 仿真
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2006
【分類號】：O231
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 前言9-15
• 1.1 太陽能應(yīng)用的現(xiàn)狀與意義9-11
• 1.1.1 太陽能應(yīng)用的現(xiàn)狀9-10
• 1.1.2 太陽能應(yīng)用的意義10-11
• 1.2 太陽能熱水器系統(tǒng)簡介11-15
• 1.2.1 太陽能熱水器基本原理11-12
• 1.2.2 太陽能熱水器系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀12-15
• 第二章 模糊控制系統(tǒng)基本理論及性質(zhì)15-20
• 2.1 模糊控制系統(tǒng)15-17
• 2.2 模糊控制系統(tǒng)的性質(zhì)17-20
• 第三章 自適應(yīng)模糊控制器的設(shè)計與優(yōu)化20-36
• 3.1 遺傳算法基本理論20-23
• 3.1.1 選擇操作(Selection)21
• 3.1.2 交叉操作(Crossover)21-22
• 3.1.3 變異操作(Mutation)22-23
• 3.2 模糊控制器的設(shè)計23-28
• 3.2.1 確定模糊控制器的結(jié)構(gòu)23-24
• 3.2.2 選擇描述輸入、輸出變量的模糊語言24
• 3.2.3 定義模糊集的隸屬函數(shù)和建立模糊控制器的控制規(guī)則24-26
• 3.2.4 確定輸入、輸出變量的論域及比例因子和量化因子26-28
• 3.2.5 選擇模糊化和去模糊化的方法28
• 3.3 基于遺傳算法的自適應(yīng)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器的設(shè)計28-36
• 3.3.1 模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器28-31
• 3.3.2 遺傳算法離線優(yōu)化控制器31-33
• 3.3.3 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)BP算法在線調(diào)整控制器結(jié)構(gòu)33-36
• 第四章 太陽能熱水器水溫的自適應(yīng)模糊控制器的設(shè)計36-44
• 4.1 遺傳算法離線調(diào)整參數(shù)36-40
• 4.2 BP算法在線調(diào)整網(wǎng)絡(luò)參數(shù)及系統(tǒng)仿真40-44
• 致謝44-45
• 參考文獻(xiàn)45-46

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