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研究生: 黃景祺
Huang Jing Chi
論文名稱: 灰差分預測控制器之設計與應用
Design and Application of Difference Grey Prediction Controller
指導教授: 洪欽銘
Hong, Chin-Ming
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工業教育學系
Department of Industrial Education
論文出版年: 2000
畢業學年度: 88
語文別: 中文
論文頁數: 60頁
中文關鍵詞: 灰色預測GM(1,1)灰色建模灰差分建模遺傳演算法
英文關鍵詞: grey prediction, GM(1,1), grey modeling, genetic algorithm, difference grey modeling
論文種類: 學術論文
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  • 在灰色預測控制系統中,有兩個重要的因素會影響控制的優劣,分別是灰色建模的精度及預測步距的調整,在灰色建模精度方面,傳統 GM(1,1) 在建模的過程中,利用一些假設及數學近似的技巧,將微分方程的解以離散的型式求出模型的響應,由於預測的資料通常都是以離散化的資料型態呈現,且從連續系統轉換成離散系統也容易產生建模的誤差,因此本研究提出一以差分方程為基礎的建模方式來取代傳統以微分方程為基礎的 GM(1,1) 建模。本研究亦以最佳化方法中的遺傳演算法,來調整模型的待定參數,以提高建模的精度,獲得良好的預測。另一方面在預測步距的調整上,許多文獻,皆指出不同的預測步距會有不同的效果,因此本研究將設計一動態調整步距的方法,來制定適當的步距。
    最後本研究將結合灰差分建模及動態的步距調整設計一灰差分控制器,並實際應用於直流伺服馬達之速度控制,以驗證其可行性。
    關鍵詞:灰色預測、GM(1,1)、灰色建模、灰差分建模、遺傳演算法

    In grey prediction controller, there are two factors will effect the performance in control. Each of them is the precision of grey modeling and the adjustment of grey prediction step. In the grey modeling precision, the traditional GM(1,1) uses some hypothesis and mathematical approximation to transfer the solution of continuous differential equation to discrete difference equation in modeling process. Because of the forecasting sequence numbers of grey prediction are usually discrete sample data and it is easy to produce the error for the transform of continuous system to discrete system. Therefore, our research proposes the difference equation to replace the differential equation in traditional grey modeling in GM(1,1). Also, our research uses the genetic algorithm to adjust the parameters in our model. The other factor of grey prediction controller that will effect the output performance is the adjustment of the prediction step. Many researches point out that different steps will cause different performance. Hence, our research will design a dynamic method to make an appropriate prediction step.
    Finally, our research will combine the difference grey modeling technique and the prediction step that using dynamic method to design a difference grey prediction controller. To verify the difference grey prediction controller, our research applies it to DC servomotor for speed control in practical.
    Keywords : grey prediction、GM(1,1)、grey modeling、genetic algorithm difference grey modeling

    總 目 錄 中文摘要……………………………………………………………………I 英文摘要……………………………………………………………………II 總目錄………………………………………………………………………III 圖目錄………………………………………………………………………V 表目錄………………………………………………………………………VII 第一章 緒論 ………………………………………………………………1 1.1 研究背景及動機………………………………………………………1 1.2 研究目的………………………………………………………………2 1.3 研究範圍與限制………………………………………………………2 1.4 研究方法………………………………………………………………3 1.5 研究步驟………………………………………………………………3 1.6 論文架構………………………………………………………………6 第二章 文獻探討…………………………………………………………7 2.1 灰色預測………………………………………………………………7 2.1.1 灰色預測的基本步驟……………………………………………7 2.1.2 傳統灰色預測控制器……………………………………………15 2.1.3 預測步距與系統響應的關係……………………………………16 2.2 遺傳演算法……………………………………………………………18 2.2.1 遺傳演算法的演化流程…………………………………………19 2.2.2 遺傳演算法的基本特性…………………………………………23 第三章 最佳化灰差分建模………………………………………………24 3.1 灰差分建模……………………………………………………………24 3.1.1 理論分析與探討…………………………………………………24 3.1.2 模擬與結果………………………………………………………27 3.2 模型參數最佳化………………………………………………………34 3.2.1 理論分析與探討…………………………………………………35 3.2.2 模擬與結果………………………………………………………36 第四章 灰差分預測控制器設計…………………………………………41 4.1 灰差分預測控制器基本架構…………………………………………41 4.2 動態預測步距的設計…………………………………………………42 4.3 軟體模擬結果…………………………………………………………43 4.4 直流伺服馬達速度控制實驗…………………………………………49 第五章 結論與建議 5.1 研究結論………………………………………………………………55 5.2 研究展望………………………………………………………………56 參考文獻……………………………………………………………………57 附錄一 作者簡介…………………………………………………………60

    中文部份
    [1] 史開泉、吳國威、黃有評(民83):灰色信息關係論。台北,全華圖書。
    [2] 江志堂(民83):植基於模糊推論之灰色預測控制器及應用。國立臺灣師範大學工業教育研究所,碩士論文。
    [3] 林宏欣(民86):植基於遺傳演算法之模糊灰色預測控制器設計與應用。國立台灣師範大學工業教育研究所,碩 士論文。
    [4] 翁瑞彬(民84):灰色預測法在PID控制系統上的新應用。國立臺灣師範大學工業教育研究所,碩士論文。
    [5] 梁萬章(民85):灰色預測控制器之設計。淡江大學電機工程研究所,碩士論文。
    [6] 鄭皓謙(民87):灰色模型選擇器之設計。國立台灣科技大學電機工程技術研究所,碩士論文。
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    [9] 鄧聚龍(1988):灰色控制系統。武漢,華中理工大學出版社。
    [10] 鄧聚龍、郭洪(民85):灰預測原理與應用。台北,全華圖書。
    [11] 鄧聚龍、郭洪、溫坤禮、張廷政、張偉哲(民88):灰預測模型方法與應用。台北,高立圖書。
    英文部份
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