37、单输入单输出非线性系统的智能控制

单输入单输出非线性系统的智能控制

1. 多级模糊控制（MLFC）系统概述

在处理具有内在不确定性和时变参数的现实世界非线性系统时，多级模糊控制（MLFC）系统是一种有效的解决方案。MLFC 策略具有分层结构，在较低级别嵌入了自适应机制，用于调整第一层模糊控制器的输出隶属函数（MFs）。它可用于控制具有输入 - 输出单调关系或分段单调关系的系统。该系统在连续和离散域中都从理论上证明了所得闭环系统的稳定性。一系列针对不同不确定非线性系统的仿真，展示了该控制方法在存在未知外部干扰和模型参数变化时的有效性。此外，MLFC 在缓进给磨削过程和立铣过程中的实验实施结果，证明了其能保持恒定力并实现最大金属去除率（MRR）。

2. 模糊控制系统设计

当系统遵循一些一般操作特性且难以获得精确的工厂模型时，模糊控制是传统控制方法的有吸引力的替代方案。在这种情况下，系统动态是基于操作员的经验和知识进行定性捕捉的，而不是通过数学模型。这种定性思想可以通过模糊规则推理机制轻松实现。

2.1 第一层模糊控制器

第一层模糊控制器是一个基本的双输入单输出控制器。误差 $e(k)$ 和误差变化 $\Delta e(k)$ 是精确的数值。模糊化将这些数值转换为模糊控制系统可以理解的语言变量，这里采用单例模糊化，将精确值转换为模糊单例值。两个输入通过乘以合适的缩放因子（$GE$ 和 $GC$）进行缩放：
- $\hat{e}(k) = e(k) \times GE = [y_d(k) - y(k)] \times GE$
- $\Delta\hat{e}(k) = \Delta e(k) \times GC = [e(k) - e(k - 1)] \