[發(fā)明專利]一種采用案例推理提取規(guī)則的垃圾焚燒爐溫度模糊控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710494154.4
• 申請日: 2017-06-26
• 公開（公告）號: CN107168067B
• 公開（公告）日: 2020-03-13
• 發(fā)明（設計）人: 嚴愛軍;高志慶
• 申請（專利權）人: 北京工業(yè)大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 北京思海天達知識產(chǎn)權代理有限公司 11203
• 代理人: 張立改

1.一種采用案例推理提取規(guī)則的垃圾焚燒爐溫度模糊控制方法，其特征在于，包括以下步驟：(1)對爐溫偏差及其變化率、控制器輸出的歷史數(shù)據(jù)采用相似度評估法聚類相似數(shù)據(jù)；(2)依據(jù)最大隸屬原則生成初始規(guī)則庫；(3)采用相似度評估法刪除冗余規(guī)則以約簡規(guī)則庫；(4)計算目標規(guī)則與約簡規(guī)則庫中的每一條規(guī)則的相似度以檢索規(guī)則；(5)根據(jù)最近鄰方法重用規(guī)則，從而構成模糊控制規(guī)則庫；(6)溫度控制器對爐溫實現(xiàn)穩(wěn)定、準確控制；

具體包括如下步驟：

(1)對爐溫偏差及其變化率、控制器輸出的歷史數(shù)據(jù)采用相似度評估法聚類相似數(shù)據(jù)，詳細過程如下：

首先，將控制器輸入變量：爐溫偏差x₁及其變化率x₂和控制器輸出變量x₃的p組歷史數(shù)據(jù)構成案例庫C，C中的每一組歷史數(shù)據(jù)稱為源案例，每一個源案例表示為：

其中，為第k個源案例即第k組歷史數(shù)據(jù)；分別為爐溫偏差x₁及其變化率x₂、控制器輸出變量x₃的第k個歷史數(shù)據(jù)；

其次，對式(1)中各變量的數(shù)據(jù)依據(jù)下式進行歸一化：

歸一化后式(1)所表示的每個源案例可表示為

C_k:(x_1,k,x_2,k；x_3,k),k＝1,2,…,p (3)

再次，設x_i(i＝1,2,3)的論域X_i(i＝1,2,3)＝{-3,-2,-1,0,1,2,3}，將x_i(i＝1,2,3)劃分為N個模糊集；

然后，對x₁進行聚類，設x₁的N個模糊集對應的聚類中心為：

其中，為歸一化后x₁的第n個模糊集的中點；和分別為歸一化后x₂與x₃的均值；分別計算各聚類中心C_1,n(n＝1,2,…,N)與式(3)中各源案例的相似度sim_1,n,k：

設定相似度閾值sim₁，將sim_1,n,k大于sim₁的所有源案例進行聚類，形成x₁的N個聚類簇；

最后，在上述形成的N個聚類簇的基礎上對x₂進行聚類，設x₂的N個模糊集對應的聚類中心為：

其中，為x₂對應的第n個模糊集的中點；和分別為N個聚類簇中x₁與x₃的均值；如同式(5)的形式，分別計算各聚類中心C_2,n(n＝1,2,…,N)與x₁的每一個聚類簇中所有源案例的相似度設定相似度閾值sim₂，將大于sim₂的所有源案例分別進行聚類，進而獲得q個聚類簇，其中含有與式(3)形式相同的源案例p'個，從而實現(xiàn)相似數(shù)據(jù)的聚類；

(2)依據(jù)最大隸屬原則生成初始規(guī)則庫；設x_i(i＝1,2,3)的語言變量分別為E、EC、U，相應的語言值分別為{負大(NB)，負小(NS)，零(Z)，正小(PS)，正大(PB)}；取x_i(i＝1,2,3)的值域到相應論域X _i(i＝1,2,3)的比例因子分別為k₁、k₂、k₃；采用三角型隸屬函數(shù)，依據(jù)比例因子k_i(i＝1,2,3)與上述生成的q個聚類簇中的p'個源案例，并利用三角隸屬函數(shù)公式計算出這些源案例中x_i(i＝1,2,3)的隸屬度，并依據(jù)最大隸屬原則生成p'條初始規(guī)則；

(3)采用相似度評估法刪除冗余規(guī)則以約簡規(guī)則庫；對上述的p'條初始規(guī)則，依據(jù)式(5)的相似度評估方法計算這些規(guī)則之間的相似度，并刪除相似度為1的重復規(guī)則，獲得最簡規(guī)則庫每一條規(guī)則表示如下：

其中，M為規(guī)則總數(shù)；分別為x₁、x₂、x₃的第m條規(guī)則的模糊集；

(4)計算目標規(guī)則與約簡規(guī)則庫中的每一條規(guī)則的相似度以檢索規(guī)則；根據(jù)x_i(i＝1,2)的語言變量E和EC及其相應的語言值，采用笛卡爾積創(chuàng)建以x₁和x₂的規(guī)則歸一化值為輸入條件的目標規(guī)則集每一條規(guī)則表示為：

其中，為第o條目標規(guī)則的輸入變量的模糊集；為待求解的輸出變量的模糊集；計算式(8)所示目標規(guī)則與式(7)所示每一條規(guī)則的相似度：

根據(jù)最近鄰方法，對每一條目標規(guī)則從最簡規(guī)則庫中檢索出具有最大相似度的規(guī)則待用；

(5)根據(jù)最近鄰方法重用規(guī)則，從而構成模糊控制規(guī)則庫；對上述檢索出的規(guī)則，重用其結論，得到式(8)中待求解的從而構成模糊控制規(guī)則庫；

(6)基于上述的模糊控制規(guī)則庫，設計模糊控制器，進而對爐溫實現(xiàn)穩(wěn)定、準確控制。

2.按照權利要求1所述的一種采用案例推理提取規(guī)則的垃圾焚燒爐溫度模糊控制方法，其特征在于，的計算過程如下：分別計算式(6)所示的各聚類中心C_2,n(n＝1,2,…,N)與x₁的每一個聚類簇中所有源案例的相似度其中此處的k₁＝1,2,3,……，為x₁的N個聚類簇中所有源案例的數(shù)據(jù)編號。