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变论域模糊控制器改进设计及其仿真

作　者: 张卫东
导　师: 李士勇
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 控制科学与工程
关键词: 模糊控制变论域模糊控制伸缩因子智能性模糊制导
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

模糊控制作为智能控制的一个重要分支，自诞生之后便得到了深入地研究和越来越广泛地应用。为了提高模糊控制器在应用中的精度，业界已有多种研究方向，其中变论域模糊控制就是其一种重要方法。本文旨在模糊控制的基础上，对一种变论域控制器进行改进设计，并将其应用在过程控制和导弹制导中，取得的主要研究成果如下：给出了模糊控制在论域变化过程中的原理。通过分析研究李洪兴变论域模糊控制提出的主要思想和原理，总结了变论域模糊控制器为插值器的数学本质。设计了一种改进型变论域输入伸缩因子。在变论域模糊控制原理基础上，分别对于几种基本的伸缩因子的性质、伸缩原理和仿真进行了论证，得出几种伸缩因子相互之间的异同以及优劣。通过分析对比总结出其不足之处，并结合新型伸缩因子应具备的输入协调型和智能性的特点，在原有伸缩因子基础上设计出协调性因子，证明了该形式的伸缩因子满足定义及快速性和协调性要求。对该改进型伸缩因子的性质进行了讨论，并对其控制器的在过程控制中调整性能进行了仿真，通过仿真结果证明了其具有较优的调节性能。同时，对几种伸缩因子的控制器鲁棒性能进行了仿真对比。分析了改进型模糊控制器在导弹制导中的应用。将所设计的改进型输入伸缩因子所构成的变论域模糊控制器引入到导弹制导回路中，将制导问题转化为模糊控制问题。分别针对三种典型的目标机动方式进行，对一种基本导引律和三种模糊导引律进行了比较，通过仿真得到，改进型的模糊导引律具有脱靶量小和拦截时间较短的优点，从而提高了制导精度，减小了制导时间。同时新型导引律较比例导引律具有较为平滑的弹道,较其它三种模糊导引律具有较小的视线角速率和法向加速度。改进型变论域模糊导引律使得原有的导引律性能得到的改善。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-7
目录  7-9
第1章绪论  9-13
  1.1 模糊控制的产生与研究发展概况  9-10
  1.2 模糊控制在工业过程及制导中的应用概况  10
  1.3 变论域模糊控制的产生与研究发展概况  10-11
  1.4 变论域模糊控制在工业过程及制导中的应用概况  11-12
  1.5 本文主要研究内容  12-13
第2章模糊控制及导弹制导基础  13-19
  2.1 概述  13
  2.2 模糊控制理论基础  13-14
  2.3 变论域模糊控制思想  14-15
  2.4 导弹运动基本数学模型  15-17
    2.4.1 导弹导引运动学和动力学描述  15-16
    2.4.2 目标运动学描述  16-17
  2.5 导引系统仿真框图  17
  2.6 脱靶量  17-18
  2.7 本章小结  18-19
第3章改进型伸缩因子设计及其过程控制仿真研究  19-42
  3.1 概述  19
  3.2 变论域模糊控制思想及原理  19-21
  3.3 输入伸缩因子改进设计及过程仿真  21-35
    3.3.1 李洪兴伸缩因子及其改进型分析  22-25
    3.3.2 一种新型伸缩因子的性质及过程仿真研究  25-30
    3.3.3 改进型伸缩因子设计及其过程仿真  30-35
  3.4 几种变论域模糊控制器鲁棒性分析  35-37
  3.5 输出伸缩因子的一种改进思路  37-41
  3.6 本章小结  41-42
第4章改进型模糊控制器在模糊制导中的应用  42-58
  4.1 概述  42
  4.2 比例导引律  42-46
    4.2.1 基本原理  43
    4.2.2 比例导引法的弹道特性  43-45
    4.2.3 比例导引法优缺点  45-46
  4.3 变论域模糊末制导律原理  46
  4.4 制导仿真模块搭建  46-47
  4.5 模糊导引律制导仿真分析  47-57
    4.5.1 目标的机动类型设定  47
    4.5.2 仿真中模糊系统设定  47-48
    4.5.3 仿真结果  48-57
  4.6 本章小结  57-58
结论  58-59
参考文献  59-63
附录1 李洪兴变论域模糊控制系统仿真框图  63-64
附录2 经输出改进后的变论域模糊控制系统仿真框图  64-65
附录3 一种新型变论域模糊控制及其改进型仿真系统框图  65-66
附录4 附录 3 中 Subsystem1 模块图  66-67
附录5 导弹制导系统 MATLAB 仿真模块框图  67-68
附录6 模糊导引律控制系统 MATLAB 仿真框图  68-69
攻读硕士学位期间发表的论文  69-71
致谢  71

变论域模糊控制器改进设计及其仿真

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