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研究生:徐璟翊
研究生(外文):Ching-Yi Hsu
論文名稱:改良式灰色預測控制器之設計
論文名稱(外文):The Design of Refined Grey Prediction Regulating
指導教授:董佳璋董佳璋引用關係
指導教授(外文):Chia-Chang Tong
學位類別:碩士
校院名稱:建國科技大學
系所名稱:機電光系統研究所
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2004
畢業學年度:93
語文別:中文
論文頁數:95
中文關鍵詞:灰色預測器灰色預測控制器GM(11)模型低通α濾波器
外文關鍵詞:Grey predictionGrey prediction controllerGM(11)First order low-pass α filter
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灰色預測模式為一適用於短期預測之有效工具,其中,GM(1,1)為灰色預測中廣為使用模型之一。本文將介紹灰色預測控制器,方式為採用灰色預測器,產生簡單有效的預測值,加上一階數位低通α濾波器,大幅改善預測之準確度後,用來預測控制系統之輸出響應,再使用響應預測誤差值,自動調整PID控制器的參數值,因此具體對未來可能的系統響應變動,先行處理,就主動面而言,可提昇控制系統之暫態響應性能,就被動面而言,可達到預防擾動的效果。文中將詳盡介紹灰色預測控制器的系統架構,設計方法與理念。最後,本論文將所設計之灰色預測控制器架構,以MATLAB 軟體模擬,驗證灰色預測控制器的性能,並證明灰預測控制器,不論是在調節器或追蹤控制器,均優於傳統之PID控制器,而且並不需要人為設定參數。
The Grey prediction theory is a suitable tool for dealing with a short-term forecasting. One of general used prediction Grey model is GM(1,1). The purpose of this thesis is to implement a Grey prediction self-tuning PID controller. Making use of the advantages of Grey GM(1,1) prediction model such as simpleness and effectiveness, this proposed Grey prediction self-tuning PID controller can pre-modify a PID controller structure according to the forecasted system response. Simulated results by Matlab program are encouraging because both system transition and steady-state performances are improved drastically at the same time. These results are compared with those from standard PID controller, and proved that these performances cannot be achieved by PID controller in a mathematical approach. Best of all, this Grey prediction self-tuning PID controller is fully automatic and the same structure can be used both in the regulator system and in the tracking system.
摘要 I
Abstract II
致謝 III
總目錄 IV
圖目錄 VI
表目錄 VIII
第一章 緒論 01
1-1 研究背景與動機 01
1-2 研究目的 01
1-3 研究範圍與限制 02
1-4 研究方法 02
1-5 文獻回顧 03
1-6 研究步驟 04
1-7 論文架構 06
1-8 論文貢獻 07
第二章 灰色系統理論 08
2-1 灰色理論背景 08
2-2 灰色理論 08
2-3 灰色系統理論之架構 09
2-4 灰色預測模型導論 12
第三章 灰色預測控制模式之構建與演算法 14
3-1 灰色預測基本步驟 14
3-2 灰色預測器GM(1,1) 20
3-3 誤差分析 22
3-4 PID控制器 23
3-4-1 PID控制器之原理 23
3-4-2 PID控制器之參數設定 26
3-4-3 智慧型控制法 30
3-5 一階低通α濾波器 32
第四章 研究理念與設計架構 34
4-1 灰色預測控制器之基本架構 34
4-2 灰色預測器 35
4-2-1 採樣區間 35
4-2-2 α濾波器 36
4-2-3 改良式灰預測器之系統預測模擬與結果 38
4-2-4 分析與討論 40
第五章 灰色預測控制器 44
5-1 前言 44
5-2 灰色預測控制器之設計流程 45
5-3 模擬結果與討論 46
5-3-1 調節系統 47
5-3-2 追蹤系統 83
第六章 結論與未來研究方向 91
6-1 結論 91
6-2 未來研究方向 92
參考文獻 94
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