模糊控制原理free

1、模糊控制原理模糊控制原理free 模糊控制原理模糊控制原理free 第一節(jié)第一節(jié) 模糊控制（推理）系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)模糊控制（推理）系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)1.1 模糊控制系統(tǒng)的組成模糊控制系統(tǒng)的組成模糊控制器模糊控制器1.2 模糊控制器（推理）的結(jié)構(gòu)模糊控制器（推理）的結(jié)構(gòu)模糊控制原理模糊控制原理free 1.2 模糊控制器的結(jié)構(gòu)模糊控制器的結(jié)構(gòu)u 模糊化模糊化 模糊化的作用是將輸入的精確量轉(zhuǎn)換成模糊量。具體過程為：模糊化的作用是將輸入的精確量轉(zhuǎn)換成模糊量。具體過程為： 尺度變換，將輸入變量由基本論域變換到各自的論域范圍。尺度變換，將輸入變量由基本論域變換到各自的論域范圍。變量作為精確量時，其實際變化范圍

2、稱為基本論域；作為模變量作為精確量時，其實際變化范圍稱為基本論域；作為模糊語言變量時，變量范圍稱為模糊集論域。糊語言變量時，變量范圍稱為模糊集論域。 2）模糊處理）模糊處理1）尺度變換）尺度變換 將變換后的輸入量進行模糊化，使精確的輸入量變成模糊量，將變換后的輸入量進行模糊化，使精確的輸入量變成模糊量，并用相應(yīng)的模糊集來表示。并用相應(yīng)的模糊集來表示。 模糊控制原理模糊控制原理free u知識庫知識庫 1.2 模糊控制器的結(jié)構(gòu)模糊控制器的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫 規(guī)則庫規(guī)則庫 數(shù)據(jù)庫主要包括各語言變量的隸屬函數(shù)據(jù)庫主要包括各語言變量的隸屬函數(shù)，尺度變換因子及模糊空間的分級數(shù)，尺度變換因子及模糊空間的分級

3、數(shù)等。數(shù)等。 規(guī)則庫包括了用模糊語言變量表示的規(guī)則庫包括了用模糊語言變量表示的一系列控制規(guī)則。它們反映了控制專一系列控制規(guī)則。它們反映了控制專家的經(jīng)驗和知識。家的經(jīng)驗和知識。 模糊控制原理模糊控制原理free 1.2 模糊控制器的結(jié)構(gòu)模糊控制器的結(jié)構(gòu)u模糊推理模糊推理 模糊推理是模糊控制器的核心，它具有模擬人的基于模模糊推理是模糊控制器的核心，它具有模擬人的基于模糊概念的推理能力。糊概念的推理能力。 u清晰化清晰化作用：將模糊推理得到的模糊控制量變換為實際用于控制作用：將模糊推理得到的模糊控制量變換為實際用于控制的清晰量。包括：的清晰量。包括： 1) 將模糊量經(jīng)清晰化變換成論域范圍的清晰量。將

4、模糊量經(jīng)清晰化變換成論域范圍的清晰量。2) 將清晰量經(jīng)尺度變換變化成實際的控制量。將清晰量經(jīng)尺度變換變化成實際的控制量。模糊控制原理模糊控制原理free 1.3 模糊控制器的維數(shù)模糊控制器的維數(shù) 模糊控制器輸入變量的個數(shù)稱為模糊控制器的維數(shù)。對模糊控制器輸入變量的個數(shù)稱為模糊控制器的維數(shù)。對于單輸入單輸出的控制系統(tǒng)，一般有以下三種情況：于單輸入單輸出的控制系統(tǒng)，一般有以下三種情況： 一維模糊控制器一維模糊控制器 一個輸入：誤差；輸出為控制量或控制量的變化。一個輸入：誤差；輸出為控制量或控制量的變化。 二維模糊控制二維模糊控制 二個輸入：誤差及誤差的變化。二個輸入：誤差及誤差的變化。 三維模糊控

5、制器三維模糊控制器 三個輸入為輸入：誤差、誤差的變化、誤差變化的速率。三個輸入為輸入：誤差、誤差的變化、誤差變化的速率。模糊控制原理模糊控制原理free 第二節(jié)第二節(jié) 模糊控制系統(tǒng)的基本原理模糊控制系統(tǒng)的基本原理2.1 模糊化運算（模糊化運算（Fuzzification）2.2 清晰化計算清晰化計算 （Defuzzification）2.3 數(shù)據(jù)庫（數(shù)據(jù)庫（Data base）2.4 模糊推理模糊推理 （Fuzzy Inference）2.4 規(guī)則庫（規(guī)則庫（Rule base）模糊控制原理模糊控制原理free 2.1 模糊化運算（模糊化運算（Fuzzification） 模糊化運算是將輸入空

6、間的觀測量映射為輸入論域上的模糊化運算是將輸入空間的觀測量映射為輸入論域上的模糊集合。首先需要對輸入變量進行尺度變換，將其變化模糊集合。首先需要對輸入變量進行尺度變換，將其變化到相應(yīng)的論域范圍，然后將其模糊化，得到相應(yīng)的模糊集到相應(yīng)的論域范圍，然后將其模糊化，得到相應(yīng)的模糊集合。合。 l 論域變換論域變換l 模糊化模糊化模糊控制原理模糊控制原理free l 論域變換論域變換 若實際的輸入量為若實際的輸入量為x0*，其變化范圍（基本論域）為，其變化范圍（基本論域）為xmin*，xmax*，要求的論域范圍為，要求的論域范圍為xmin，xmax，采用線性變換，則，采用線性變換，則 )2(2*max*

7、min*0maxmin0 xxxkxxx*min*maxminmaxxxxxk 若論域是離散的，則需要將連續(xù)的論域離散化或量化。若論域是離散的，則需要將連續(xù)的論域離散化或量化。2.1 模糊化運算（模糊化運算（Fuzzification） 量化等量化等級級-6-5-4-3-2-10123456變化范變化范圍圍-5.5(-5.5, -4.5(-4.5, -3.5(-3.5, -2.5(-2.5, -1.5(-1.5, -0.5(-0.5, 0.5(0.5, 1.5(1.5, 2.5(2.5, 3.5(3.5, 4.5(4.5, 5.55.5比例比例因子因子模糊控制原理模糊控制原理free l 模糊

8、化模糊化1）單點模糊集合）單點模糊集合 若輸入量數(shù)據(jù)若輸入量數(shù)據(jù)x0是準(zhǔn)確的，則通常將其模糊化為單點模糊是準(zhǔn)確的，則通常將其模糊化為單點模糊集合。設(shè)該集合用集合。設(shè)該集合用A表示，則有表示，則有 0001)(xxxxxA2）三角形模糊集合）三角形模糊集合 若輸入量數(shù)據(jù)存在隨機測量噪聲，則此時的模糊化運算相若輸入量數(shù)據(jù)存在隨機測量噪聲，則此時的模糊化運算相當(dāng)于將隨機量變換為模糊量，對于這種情況，可以取模糊量當(dāng)于將隨機量變換為模糊量，對于這種情況，可以取模糊量的隸屬度函數(shù)為等于三角形。三角形的頂點對應(yīng)于該隨機數(shù)的隸屬度函數(shù)為等于三角形。三角形的頂點對應(yīng)于該隨機數(shù)的均值，底邊的長度等于的均值，底邊的

9、長度等于2倍的隨機數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)差。另外可倍的隨機數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)差。另外可以取正態(tài)分布的函數(shù)。以取正態(tài)分布的函數(shù)。 模糊控制原理模糊控制原理free 2.2 清晰化計算清晰化計算 Defuzzification 1解模糊解模糊 模糊推理結(jié)果為輸出論域上的一個模糊集，通過某種解模模糊推理結(jié)果為輸出論域上的一個模糊集，通過某種解模糊算法，可得到論域上的精確值。糊算法，可得到論域上的精確值。（1）平均最大隸屬度法（）平均最大隸屬度法（mom）mean value of maximum例如：已知輸出量例如：已知輸出量z的模糊集為的模糊集為21 . 013 . 008 . 0112138 . 043 . 0C5

10、 . 12/ ) 12(0z根據(jù)根據(jù)mom法，得法，得 取模糊集中具有最大隸屬度的所有點平均值作為去取模糊集中具有最大隸屬度的所有點平均值作為去模糊化的結(jié)果。模糊化的結(jié)果。 模糊控制原理模糊控制原理free 2.2 清晰化計算清晰化計算 Defuzzification 1解模糊解模糊（2）最大隸屬度取最小值法（）最大隸屬度取最小值法（som） smallest (absolute) value of maximum （3）最大隸屬度取最大值法（）最大隸屬度取最大值法（lom） largest (absolute) value of maximum （4）面積平分法（）面積平分法（bisecto

11、r）bisector of areabzCzaCdzzdzz00)()(模糊控制原理模糊控制原理free 1解模糊解模糊（5）加權(quán)平均法（重心法）加權(quán)平均法（重心法 centroid） centroid of area dzzzdzzzCC)()(0對于論域為離散的情況，有對于論域為離散的情況，有niiCniiiCzzzz110)()( 2.2 清晰化計算清晰化計算Defuzzification 模糊控制原理模糊控制原理free 2.2 清晰化計算清晰化計算Defuzzification 2論域反變換論域反變換論域上的精確量還需經(jīng)過尺度變換變?yōu)閷嶋H的控制量。論域上的精確量還需經(jīng)過尺度變換變?yōu)閷?/p>

12、際的控制量。 若若z0的論域范圍為的論域范圍為zmin，zmax，實際的控制量的變化范圍，實際的控制量的變化范圍為為umin，umax，采用線性變換，則，采用線性變換，則)2(2maxmin0maxminzzzkuuuminmaxminmaxxxuuk式中，式中，k為比例因子。為比例因子。模糊控制原理模糊控制原理free 2.3 數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫data base 存儲著有關(guān)模糊化、模糊推理、解模糊的一切知識，如模糊存儲著有關(guān)模糊化、模糊推理、解模糊的一切知識，如模糊化中論域變換方法、輸入變量隸屬函數(shù)的定義、模糊推理算法、化中論域變換方法、輸入變量隸屬函數(shù)的定義、模糊推理算法、解模糊算法、輸出變量

13、各模糊集的隸屬函數(shù)定義等。解模糊算法、輸出變量各模糊集的隸屬函數(shù)定義等。u 輸入輸出空間的模糊分割輸入輸出空間的模糊分割 模糊控制規(guī)則中，前提的語言變量構(gòu)成模糊輸入空間，結(jié)模糊控制規(guī)則中，前提的語言變量構(gòu)成模糊輸入空間，結(jié)論的語言變量構(gòu)成模糊輸出空間。每個語言變量的取值為一論的語言變量構(gòu)成模糊輸出空間。每個語言變量的取值為一組模糊語言名稱，每個模糊語言名稱對應(yīng)一個模糊集合。對組模糊語言名稱，每個模糊語言名稱對應(yīng)一個模糊集合。對于每個語言變量，其取值的模糊集合具有相同的論域。于每個語言變量，其取值的模糊集合具有相同的論域。 模糊分割是要確定對于每個語言變量取值的模糊語言（模模糊分割是要確定對于每

14、個語言變量取值的模糊語言（模糊集）名稱和個數(shù)，并定義其隸屬函數(shù)。糊集）名稱和個數(shù)，并定義其隸屬函數(shù)。 模糊控制原理模糊控制原理free 2.3 數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫data baseu 輸入輸出空間的模糊分割輸入輸出空間的模糊分割1. 模糊控制系統(tǒng)常用的模糊語言（模糊集）模糊控制系統(tǒng)常用的模糊語言（模糊集）正大（正大（PB或或PL），正中（），正中（PM），正小（），正?。≒S），正零（），正零（PO或或PZ），零（），零（O或或Z），負(fù)零（），負(fù)零（NO 或或 NZ），負(fù)?。ǎ?，負(fù)?。∟S），），負(fù)中（負(fù)中（NM），負(fù)大（），負(fù)大（NB或或NL）。）。 其中其中P（Positive）表示正，）表示正

15、，N（ Negative）表示負(fù)，）表示負(fù)，B（Big）表示大，）表示大，M （Middle）表示中，）表示中，S（Small）表示小，）表示小，L（large）表示大，）表示大，Z（Zero）表示）表示0。 模糊控制原理模糊控制原理free 2.3 數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫data basel 模糊分割的個數(shù)決定了模糊控制精細(xì)化的程度。模糊分割的個數(shù)決定了模糊控制精細(xì)化的程度。l 模糊分割的個數(shù)也決定了最大可能的模糊規(guī)則的個數(shù)。模糊分割的個數(shù)也決定了最大可能的模糊規(guī)則的個數(shù)。 如對于兩個輸入單輸出的模糊關(guān)系，若兩輸入如對于兩個輸入單輸出的模糊關(guān)系，若兩輸入x和和y的模糊的模糊分割數(shù)分別為分割數(shù)分別為3和

16、和7，則最大可能的規(guī)則數(shù)為，則最大可能的規(guī)則數(shù)為21。l 模糊分割數(shù)的確定主要靠經(jīng)驗和試湊模糊分割數(shù)的確定主要靠經(jīng)驗和試湊 模糊分割數(shù)越多，控制規(guī)則數(shù)越多，控制越復(fù)雜；模糊分模糊分割數(shù)越多，控制規(guī)則數(shù)越多，控制越復(fù)雜；模糊分割數(shù)太小，將導(dǎo)致控制太粗略，難以對控制性能進行精心的割數(shù)太小，將導(dǎo)致控制太粗略，難以對控制性能進行精心的調(diào)整。調(diào)整。2. 模糊分割的個數(shù)模糊分割的個數(shù)模糊控制原理模糊控制原理free 2.3 數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫data baseu 隸屬函數(shù)的確定隸屬函數(shù)的確定確定同一模糊變量模糊子集隸屬函數(shù)的幾個原則：確定同一模糊變量模糊子集隸屬函數(shù)的幾個原則：l 論域中每個點應(yīng)至少屬于一個隸屬

17、函數(shù)的區(qū)域，論域中每個點應(yīng)至少屬于一個隸屬函數(shù)的區(qū)域，并應(yīng)屬于不超過兩個隸屬函數(shù)的區(qū)域。并應(yīng)屬于不超過兩個隸屬函數(shù)的區(qū)域。l 對于同一個輸入沒有兩個隸屬函數(shù)會同時有最對于同一個輸入沒有兩個隸屬函數(shù)會同時有最大隸屬度。大隸屬度。l 當(dāng)兩個隸屬函數(shù)重疊時，重合部分的任何點的當(dāng)兩個隸屬函數(shù)重疊時，重合部分的任何點的隸屬函數(shù)的和應(yīng)該小于等于隸屬函數(shù)的和應(yīng)該小于等于1 1。模糊控制原理模糊控制原理free 2.3 數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫data baseu 隸屬函數(shù)的確定隸屬函數(shù)的確定“對稱對稱”：正負(fù)兩邊的圖像對稱；：正負(fù)兩邊的圖像對稱；“均勻分布均勻分布”：每個三角形的中心點在論域上均勻分布；：每個三角形的中

18、心點在論域上均勻分布；“全交疊全交疊”：每個三角形的底邊端點恰好是相鄰兩個三角形：每個三角形的底邊端點恰好是相鄰兩個三角形的中心點。的中心點。模糊控制原理模糊控制原理free 2.4 規(guī)則庫規(guī)則庫 rule base 模糊控制規(guī)則庫由一系列的模糊控制規(guī)則庫由一系列的“IF-THEN”型模糊條件語型模糊條件語句構(gòu)成。句構(gòu)成。1模糊控制規(guī)則的建立模糊控制規(guī)則的建立l基于專家經(jīng)驗和控制工程知識基于專家經(jīng)驗和控制工程知識l基于操作人員的實際控制過程基于操作人員的實際控制過程l基于過程的模糊模型（基于過程的模糊模型（TS）l基于學(xué)習(xí)（基于學(xué)習(xí)（ANFIS）模糊控制原理模糊控制原理free 2模糊控制規(guī)則

19、的性能要求模糊控制規(guī)則的性能要求 l 完備性完備性 對于任意的輸入，模糊控制器均應(yīng)給出合適的控對于任意的輸入，模糊控制器均應(yīng)給出合適的控制輸出，這個性質(zhì)稱為完備性制輸出，這個性質(zhì)稱為完備性。模糊規(guī)則的完備性。模糊規(guī)則的完備性是保證系統(tǒng)能夠被控制的必要條件之一，它對于模是保證系統(tǒng)能夠被控制的必要條件之一，它對于模糊規(guī)則庫的要求是：對于任意的輸入應(yīng)確保它至少糊規(guī)則庫的要求是：對于任意的輸入應(yīng)確保它至少有一個可使用的規(guī)則，且規(guī)則的適用程度應(yīng)大于某有一個可使用的規(guī)則，且規(guī)則的適用程度應(yīng)大于某個數(shù)，如個數(shù)，如0.5。模糊控制原理模糊控制原理free 2模糊控制規(guī)則的性能要求模糊控制規(guī)則的性能要求 l模糊

20、控制規(guī)則數(shù)模糊控制規(guī)則數(shù)總的原則是：在滿足完備性的條件下，盡量取較總的原則是：在滿足完備性的條件下，盡量取較少的規(guī)則數(shù)，以簡化模糊控制器的設(shè)計和實現(xiàn)。少的規(guī)則數(shù)，以簡化模糊控制器的設(shè)計和實現(xiàn)。l一致性一致性 對于一組模糊控制規(guī)則，不允許出現(xiàn)下面的情對于一組模糊控制規(guī)則，不允許出現(xiàn)下面的情況：如果給定一個輸入，結(jié)果產(chǎn)生兩組不同的、況：如果給定一個輸入，結(jié)果產(chǎn)生兩組不同的、甚至是矛盾的輸出。甚至是矛盾的輸出。模糊控制原理模糊控制原理free 3模糊控制規(guī)則的建立舉例模糊控制規(guī)則的建立舉例 以簡單的單輸入、單輸出水位控制系統(tǒng)為例來以簡單的單輸入、單輸出水位控制系統(tǒng)為例來說明。采用模糊控制器控制水箱的

21、水位。根據(jù)出水說明。采用模糊控制器控制水箱的水位。根據(jù)出水閥的用水情況，注水閥自動調(diào)整開度大小，使水箱閥的用水情況，注水閥自動調(diào)整開度大小，使水箱的水位保持在一定高度的水位保持在一定高度h。注水閥閥門開度越大，。注水閥閥門開度越大，注水速度越快，水箱水位上升。閥門開度由控制信注水速度越快，水箱水位上升。閥門開度由控制信號的大小來決定。號的大小來決定。模糊控制原理模糊控制原理free 3模糊控制規(guī)則的建立舉例模糊控制規(guī)則的建立舉例 若水位高于若水位高于h0，則控制閥應(yīng)開小一點，且高得多時，控制，則控制閥應(yīng)開小一點，且高得多時，控制閥關(guān)得多。閥關(guān)得多。 若水位高于若水位高于h0，則控制閥應(yīng)開小一點

22、，且高得少時，控制，則控制閥應(yīng)開小一點，且高得少時，控制閥關(guān)得少。閥關(guān)得少。 若水位在若水位在h0附近，則控制閥開度基本不變。附近，則控制閥開度基本不變。 若水位低于若水位低于h0，則控制閥開度要增加，且低得多時，控制，則控制閥開度要增加，且低得多時，控制閥開得多。閥開得多。 若水位低于若水位低于h0，則控制閥開度要增加，且低得少時，控制，則控制閥開度要增加，且低得少時，控制閥開得少。閥開得少。根據(jù)人工操作經(jīng)驗，控制規(guī)則可以用語言描述如下：根據(jù)人工操作經(jīng)驗，控制規(guī)則可以用語言描述如下：模糊控制原理模糊控制原理free 根據(jù)操作人員手動控制經(jīng)驗，模糊控制規(guī)則可歸根據(jù)操作人員手動控制經(jīng)驗，模糊控制

23、規(guī)則可歸納如下。這里納如下。這里u為控制信號的增量。為控制信號的增量。 若若e負(fù)大（負(fù)大（NB），則），則u負(fù)大（負(fù)大（NB）。）。 若若e負(fù)小（負(fù)?。∟S），則），則u負(fù)小（負(fù)?。∟S）。）。 若若e為零（為零（ZO），則），則u為零（為零（ZO）。）。 若若e正小（正?。≒S），則），則u正?。ㄕ。≒S）。）。 若若e正大（正大（PB），則），則u正大（正大（PB）。）。模糊控制原理模糊控制原理free 4建立模糊控制規(guī)則的基本思路建立模糊控制規(guī)則的基本思路 被控對象為正作用過程，被控量隨控制量的增大而增大；被控對象為正作用過程，被控量隨控制量的增大而增大；被控對象為反作用過程，被控量隨

24、控制量的增大而減小。被控對象為反作用過程，被控量隨控制量的增大而減小。 首先，考慮誤差首先，考慮誤差E（給定與實際值之差）為正的情況。（給定與實際值之差）為正的情況。 誤差誤差E為正大為正大u 當(dāng)誤差變化當(dāng)誤差變化EC為正時，這時誤差有增大的趨勢，為盡為正時，這時誤差有增大的趨勢，為盡快消除已有的正大誤差并抑制誤差變大，控制量的變化取快消除已有的正大誤差并抑制誤差變大，控制量的變化取負(fù)大；（反作用過程）負(fù)大；（反作用過程） 模糊控制原理模糊控制原理free 4建立模糊控制規(guī)則的基本思路建立模糊控制規(guī)則的基本思路 誤差誤差E為正大為正大u 當(dāng)誤差變化為負(fù)時，系統(tǒng)本身已有減少誤差的趨勢，所當(dāng)誤差變

25、化為負(fù)時，系統(tǒng)本身已有減少誤差的趨勢，所以為了盡快消除誤差且又不超調(diào)，應(yīng)取較小的控制量。若以為了盡快消除誤差且又不超調(diào)，應(yīng)取較小的控制量。若誤差變化為負(fù)小時，控制量的變化取負(fù)中；若誤差變化負(fù)誤差變化為負(fù)小時，控制量的變化取負(fù)中；若誤差變化負(fù)大或負(fù)中，控制量不宜增加，否則造成超調(diào)會產(chǎn)生負(fù)誤差，大或負(fù)中，控制量不宜增加，否則造成超調(diào)會產(chǎn)生負(fù)誤差，這時控制量的變化取為零等級。這時控制量的變化取為零等級。 誤差為正中誤差為正中 控制量的變化應(yīng)盡快消除誤差，基于這種原則，控制量控制量的變化應(yīng)盡快消除誤差，基于這種原則，控制量的變化取為同誤差為正大時相同。的變化取為同誤差為正大時相同。模糊控制原理模糊控制

26、原理free 誤差為正小誤差為正小u 系統(tǒng)接近穩(wěn)態(tài)，若誤差變化為正時，選取控制量變化為系統(tǒng)接近穩(wěn)態(tài)，若誤差變化為正時，選取控制量變化為負(fù)中，以抑制誤差向正方向變化；負(fù)中，以抑制誤差向正方向變化；u 若誤差變化為負(fù)時，系統(tǒng)本身有消除正小誤差的趨勢，若誤差變化為負(fù)時，系統(tǒng)本身有消除正小誤差的趨勢，選取控制量變化為正小即可。選取控制量變化為正小即可。 其次，誤差為負(fù)與誤差為正時類同，相應(yīng)的符號都要變化。其次，誤差為負(fù)與誤差為正時類同，相應(yīng)的符號都要變化。 4建立模糊控制規(guī)則的基本思路建立模糊控制規(guī)則的基本思路 總之，取控制量變化的原則是：當(dāng)誤差較大或大時，選擇總之，取控制量變化的原則是：當(dāng)誤差較大或

27、大時，選擇控制量以盡快消除誤差為主；而當(dāng)誤差較小時，選擇控制量控制量以盡快消除誤差為主；而當(dāng)誤差較小時，選擇控制量要注意防止超調(diào)，以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性為主要出發(fā)點。要注意防止超調(diào)，以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性為主要出發(fā)點。模糊控制原理模糊控制原理free 3.2.5 模糊推理模糊推理 Fuzzy Inference給定規(guī)則集給定規(guī)則集規(guī)則規(guī)則1： 若若 x為為A1 and y為為B1，則，則 z為為C1規(guī)則規(guī)則2： 若若 x為為A2 and y為為B2，則，則 z為為C2規(guī)則規(guī)則n： 若若 x為為An and y為為Bn，則，則 z為為Cn其中，其中，x X，y Y，z Z，語言變量，語言變量x的模糊集為

28、的模糊集為A1An，語，語言變量言變量y的模糊集為的模糊集為B1Bn，語言變量，語言變量z的模糊集為的模糊集為C1Cn。 無論連續(xù)還是離散論域，模糊推理都有下述三個規(guī)律無論連續(xù)還是離散論域，模糊推理都有下述三個規(guī)律 。模糊控制原理模糊控制原理free u模糊推理規(guī)律模糊推理規(guī)律niiRR1),(,),(max),(1zyxzyxzyxnRRR其中，其中，Ri是第是第i條規(guī)則的模糊關(guān)系，條規(guī)則的模糊關(guān)系，R是是n條規(guī)則全體構(gòu)成的模糊關(guān)系。條規(guī)則全體構(gòu)成的模糊關(guān)系。 規(guī)律一規(guī)律一RBAC)(),(),(minmax)(,zyxyxzRBAyxC 為合成算子。為合成算子。AB為兩個模糊集合的直積。為

29、兩個模糊集合的直積。規(guī)律三規(guī)律三)(),(),(min),(zyxzyxiiiiCBAR規(guī)律二規(guī)律二其中其中AiBiCi表示三個模糊集合的直積，是表示三個模糊集合的直積，是XYZ上的模糊關(guān)系。上的模糊關(guān)系。 iiiiCBAR模糊控制原理模糊控制原理free u模糊推理定理模糊推理定理定理定理1（各規(guī)則分別推理）（各規(guī)則分別推理） niiininiiCRBARBAC111)()(),(),(min(max,),(),(min(maxmax),(),(min(,),(),(maxmin(max),(,),(max(),(minmax),(),(minmax)(,111zyxyxzyxyxzyxyx

30、zyxyxzyxzyxyxzyxyxznnnRBAyxRBAyxRBARBAyxRRBAyxRBAyxC 模糊控制原理模糊控制原理free u模糊推理定理模糊推理定理定理定理2（各條件分別推理）（各條件分別推理） iBiAiiiiiiiiiCCCBBCAACBABARBAC)()()()()(),(),(min(max ),(),(min(maxmin)(),(min(),(min( ),(),(min(),(minmin(max)(),(),(min(),(),(minmin(max),(),(minmax)(,zyyzxxzyyzxxzyxyxzyxyxziiiiiiiiiCBByCAAx

31、iCBBiCAAyxiCiBABAyxRBAyxC 模糊控制原理模糊控制原理free u模糊推理定理模糊推理定理定理定理3（輸入為模糊單點時的推理方法）（輸入為模糊單點時的推理方法）輸入為輸入為x=x0，y=y0)()(1zziCniiC)(),(min00yxiBAiii稱為規(guī)則稱為規(guī)則i的激活度。的激活度。x0，y0看作模糊單點，則有看作模糊單點，則有0001)(xxxxxA0001)(yyyyyB證明：證明：重點重點模糊控制原理模糊控制原理free niiiniCRBAC11)()(),(),(min(),(),(minmin(max),(),(minmax)(,zyxyxzyxyxzi

32、CiBABAyxRBAyxCiii 由定理由定理1知知輸入輸入 x=x0，y=y0時，上式可化簡為時，上式可化簡為)()(),(),(minmin()(),(),(min()(0000zzyxzyxziiiiiiiiCiCBACBAC)()()(11zzziCniiniCCi因此因此模糊控制原理模糊控制原理free 兩條規(guī)則時推理過程圖示兩條規(guī)則時推理過程圖示模糊控制原理模糊控制原理free 設(shè)計模糊控制器，即建立一個模糊推理系統(tǒng)，根據(jù)輸入的設(shè)計模糊控制器，即建立一個模糊推理系統(tǒng)，根據(jù)輸入的精確量，得到精確的輸出控制量。包括：精確量，得到精確的輸出控制量。包括：l確定基本論域和論域（比例因子）

33、確定基本論域和論域（比例因子）l定義模糊子集和隸屬函數(shù)定義模糊子集和隸屬函數(shù)l設(shè)計模糊控制規(guī)則設(shè)計模糊控制規(guī)則l選擇模糊推理方法（選擇模糊推理方法（max-minmax-min）l確定模糊化（單點）、清晰化的方法（重心法）確定模糊化（單點）、清晰化的方法（重心法）想法？想法？模糊控制原理模糊控制原理free 第三節(jié)第三節(jié) 離散論域的模糊控制系統(tǒng)離散論域的模糊控制系統(tǒng)模糊控制系統(tǒng)組成模糊控制系統(tǒng)組成 當(dāng)論域為離散時，經(jīng)過量化后的輸入量的個數(shù)是有限的。當(dāng)論域為離散時，經(jīng)過量化后的輸入量的個數(shù)是有限的。因此，可以針對輸入情況的不同組合，離線計算出相應(yīng)的控因此，可以針對輸入情況的不同組合，離線計算出相

34、應(yīng)的控制量，從而組成一張控制表，實際控制時只要直接查表即可，制量，從而組成一張控制表，實際控制時只要直接查表即可，在線的運算量是很少的。這種離線計算、在線查表的模糊控在線的運算量是很少的。這種離線計算、在線查表的模糊控制方法比較容易滿足實時控制的要求。制方法比較容易滿足實時控制的要求。 模糊控制原理模糊控制原理free D-FC 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模糊控制原理模糊控制原理free 以某電加熱爐溫度控制系統(tǒng)為例來說明以某電加熱爐溫度控制系統(tǒng)為例來說明D-FC的設(shè)計過程。的設(shè)計過程。該系統(tǒng)通過控制可控硅導(dǎo)通角來控制電加熱爐的電壓，從而控該系統(tǒng)通過控制可控硅導(dǎo)通角來控制電加熱爐的電壓，從而控制爐溫。制

35、爐溫。還原爐溫度模糊控制系統(tǒng)還原爐溫度模糊控制系統(tǒng)r為給定溫度，為給定溫度，y為被控對象的實測溫度，采用二維模糊控制為被控對象的實測溫度，采用二維模糊控制器，輸入為誤差器，輸入為誤差e=r-y和誤差的變化和誤差的變化ec=ek-ek-1，輸出，輸出uc為可控為可控硅導(dǎo)通角的變化量。硅導(dǎo)通角的變化量。uD-FC的設(shè)計過程的設(shè)計過程模糊控制原理模糊控制原理free 1確定輸入輸出變量的基本論域、論域確定輸入輸出變量的基本論域、論域uD-FC的設(shè)計過程的設(shè)計過程e、ec、u的實際變化范圍分別為的實際變化范圍分別為-30，30，-24，24，-36，36。E、EC、UC的離散論域均為的離散論域均為 -

36、6，-5，-4，-3，-2，-1，0，1，2，3，4，5，6則比例因子則比例因子 k1= 6/ 30， k2 = 6/ 24， k3 =36/ 62定義模糊子集及隸屬函數(shù)定義模糊子集及隸屬函數(shù) 對對E定義八個模糊集定義八個模糊集E1，E8，分別表示，分別表示PL（正大），（正大），PM（正（正中），中），PS（正?。?，（正小），PZ（正零），（正零），NZ（負(fù)零），（負(fù)零），NS（負(fù)小），（負(fù)?。?，NM（負(fù)中），（負(fù)中），NL（負(fù)大）。對（負(fù)大）。對EC定義七個模糊集定義七個模糊集EC1，EC8，分別表，分別表示示PL，PM，PS， Z，NS，NM，NL。對。對UC定義七個模糊集定義七個模糊集

37、UC1，UC8，分別表示，分別表示PL，PM，PS， Z，NS，NM，NL。模糊控制原理模糊控制原理free uD-FC的設(shè)計過程的設(shè)計過程Ei的隸屬函數(shù)表的隸屬函數(shù)表隸屬度隸屬度E的論域的論域-6-5-4-3-2-1-0+0+1+2+3+4+5+6模糊集合模糊集合E1（PL）0.20.71.0E2（PM）0.20.71.00.70.2E3（PS）0.10.71.00.70.1E4（PZ）1.00.70.1E5（NZ）0.10.71.0E6（NS）0.10.71.00.70.1E7（NM）0.20.71.00.70.2E8（NL）1.00.70.2模糊控制原理模糊控制原理free uD-FC的

38、設(shè)計過程的設(shè)計過程ECi的隸屬函數(shù)表的隸屬函數(shù)表隸屬度隸屬度EC的論域的論域-6-5-4-3-2-10+1+2+3+4+5+6模糊集合模糊集合EC1（PL）0.20.71.0EC2（PM）0.20.81.00.80.2EC3（PS）0.81.00.80.2CE4（Z）0.51.00.5EC5（NS）0.20.81.00.8EC6（NM）0.20.81.00.80.2EC7（NL）1.00.70.2模糊控制原理模糊控制原理free uD-FC的設(shè)計過程的設(shè)計過程UCi的隸屬函數(shù)表的隸屬函數(shù)表隸屬度隸屬度U的論域的論域模糊集合模糊集合UC1（PL）0.20.71.0UC2（PM）0.20.81.0

39、0.80.2UC3（PS）0.81.00.80.2UC4（Z）0.51.00.5UC5（NS）0.20.81.00.8UC6（NM） 0.20.81.00.80.2UC7（NL）1.00.70.2模糊控制原理模糊控制原理free 3建立模糊控制規(guī)則表建立模糊控制規(guī)則表UCENLNMNSNZPZPSPMPLECPLPLPMNMNMNMNLNLPMPLPMNMNMNMNSNSPSPLPMNSNSNSNSNMNLZPLPMPSZZNSNMNLNSPLPMPSPSPSPSNMNLNMPLPSPSPMPMNMNLNLPLPLPMPMPMNMNLIF E=PS and EC=PL THEN U=NL當(dāng)溫度

40、低于期望值但低得不多，而溫度向更低的方向變化，且變化較快時，當(dāng)溫度低于期望值但低得不多，而溫度向更低的方向變化，且變化較快時，為抑制溫度的變化趨勢，使溫度上升，應(yīng)大大增加加熱爐的控制電壓，通為抑制溫度的變化趨勢，使溫度上升，應(yīng)大大增加加熱爐的控制電壓，通過大大減小可控硅裝置的導(dǎo)通角實現(xiàn)。（被控對象為反作用過程）過大大減小可控硅裝置的導(dǎo)通角實現(xiàn)。（被控對象為反作用過程）模糊控制原理模糊控制原理free 4求模糊控制查詢表求模糊控制查詢表由于論域是離散的，模糊控制規(guī)則集可以表示為一個模糊由于論域是離散的，模糊控制規(guī)則集可以表示為一個模糊關(guān)系陣關(guān)系陣R：kjikjiUCECER,可見，可見，R是（是

41、（1413）13的大矩陣。的大矩陣。對對E和和EC設(shè)不同值，如設(shè)不同值，如E=-6，EC=-6為例，采用單點模糊化，為例，采用單點模糊化，則則E=1 0 0 0 （114），EC=1 0 0 0 （113），可求出輸，可求出輸出模糊向量出模糊向量UC：RCEECU)(模糊控制原理模糊控制原理free 4求模糊控制查詢表求模糊控制查詢表用同樣的方法，對每對輸入，都可以求出相應(yīng)的輸出，將其用同樣的方法，對每對輸入，都可以求出相應(yīng)的輸出，將其整理得模糊查詢表。整理得模糊查詢表。這里這里 是一個是一個1413的矩陣，將其按行排成矢量，再去的矩陣，將其按行排成矢量，再去與與R合成。由于此時只有第一個元素

42、為合成。由于此時只有第一個元素為1，其它元素為，其它元素為0，UC即是即是R的第一行。的第一行。UC中隸屬度最大對應(yīng)的中隸屬度最大對應(yīng)的uc即為此時的即為此時的輸出。輸出。 CEE模糊控制原理模糊控制原理free 4求模糊控制查詢表求模糊控制查詢表UCE-6-6-5-5-4-4-3-3-2-2-1-1-0-0+0+01 12 23 34 45 56 6EC-6-66 65 56 65 53 33 33 33 32 21 10 00 00 00 0-5-55 55 55 55 53 33 33 33 32 21 10 00 00 00 0-4-46 65 56 65 53 33 33 33 32

43、 21 10 00 00 00 0-3-35 55 55 55 54 44 44 44 42 2-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-2-26 65 56 65 53 33 31 11 10 00 0-2-2-3-3-3-3-3-3-1-16 65 56 65 53 33 31 10 00 0-2-2-2-2-3-3-3-3-3-30 06 65 56 65 53 31 10 00 0-1-1-3-3-5-5-6-6-5-5-6-61 13 33 33 32 20 00 00 0-1-1-3-3-3-3-5-5-6-6-5-5-6-62 23 33 33 31 10 00 0-1-1-1-

44、1-3-3-3-3-5-5-6-6-5-5-6-63 31 11 11 10 00 00 0-1-1-1-1-2-2-2-2-5-5-5-5-5-5-5-54 40 00 00 0-1-1-1-1-2-2-3-3-3-3-3-3-3-3-5-5-6-6-5-5-6-65 50 00 00 0-1-1-1-1-2-2-3-3-3-3-3-3-3-3-5-5-5-5-5-5-5-56 60 00 00 0-1-1-1-1-1-1-3-3-3-3-3-3-3-3-5-5-5-5-5-5-6-6模糊控制原理模糊控制原理free 第四節(jié)第四節(jié) 連續(xù)論域的模糊控制系統(tǒng)連續(xù)論域的模糊控制系統(tǒng) 對于連續(xù)論域的

45、模糊控制器來說，輸入輸出信號的基本論對于連續(xù)論域的模糊控制器來說，輸入輸出信號的基本論域和模糊集論域都是連續(xù)的，是實數(shù)域上的一個閉區(qū)間，其域和模糊集論域都是連續(xù)的，是實數(shù)域上的一個閉區(qū)間，其中有無窮多個元素，此時模糊集合無法用向量表示，模糊規(guī)中有無窮多個元素，此時模糊集合無法用向量表示，模糊規(guī)則集無法用模糊關(guān)系矩陣表示，模糊推理也無法用矩陣運算則集無法用模糊關(guān)系矩陣表示，模糊推理也無法用矩陣運算表示，那么模糊控制是怎樣實現(xiàn)的呢？表示，那么模糊控制是怎樣實現(xiàn)的呢？ 本節(jié)以倒立擺模糊控制系統(tǒng)為例來說明本節(jié)以倒立擺模糊控制系統(tǒng)為例來說明C-FC控制器的設(shè)控制器的設(shè)計過程。倒立擺是一個非線性、不穩(wěn)定的

46、系統(tǒng)，經(jīng)常作為研計過程。倒立擺是一個非線性、不穩(wěn)定的系統(tǒng)，經(jīng)常作為研究比較不同控制方法的典型例子。究比較不同控制方法的典型例子。模糊控制原理模糊控制原理free 倒立擺示意圖倒立擺示意圖為桿與垂線的夾角（為桿與垂線的夾角（），），f為作為作用力（用力（N），桿的質(zhì)量），桿的質(zhì)量mp=0.1kg，桿和小車的總質(zhì)量為桿和小車的總質(zhì)量為m=1.1kg，半，半桿長桿長l=0.5m，重量加速度，重量加速度g=9.8m/s2，采樣周期采樣周期T=0.02s。180cos) 3/4(sin)180/(cossin22lmmllmfmgpp 倒立擺倒立擺 數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型u 倒立擺描述倒立擺描述控制任務(wù)：在初

47、始狀態(tài)或有干擾的情況下，能夠使倒立擺控制任務(wù)：在初始狀態(tài)或有干擾的情況下，能夠使倒立擺保持直立保持直立 。模糊控制原理模糊控制原理free 倒立擺模糊控制系統(tǒng)框圖倒立擺模糊控制系統(tǒng)框圖采用二維模糊控制器，輸入為采用二維模糊控制器，輸入為和和 ，輸出為，輸出為f。模糊控制原理模糊控制原理free 1確定輸入輸出變量的基本論域、論域確定輸入輸出變量的基本論域、論域u C-FC的設(shè)計過程的設(shè)計過程10/60/1/115/1/1332211mmmfkkfzkkykkx注意：可以不作論域變換，即模糊集的論域與變量的基本論注意：可以不作論域變換，即模糊集的論域與變量的基本論域相同。域相同。、 、f的基本論

48、域（實際范圍）分別為的基本論域（實際范圍）分別為-15 ，15 ，-60 /s，60 /s，-10N，10N；模糊集論域均為；模糊集論域均為-1，1，得比例，得比例因子為：因子為： 模糊控制原理模糊控制原理free u C-FC的設(shè)計過程的設(shè)計過程2. 定義模糊集合及其隸屬函數(shù)定義模糊集合及其隸屬函數(shù) 對輸入輸出變量對輸入輸出變量x、y、z各定義五個模糊集：各定義五個模糊集：NL，NS，Z，PS，PL，三個變量的隸屬函數(shù)均是對稱、均勻分布、，三個變量的隸屬函數(shù)均是對稱、均勻分布、全交迭的三角形，如圖。全交迭的三角形，如圖。模糊控制原理模糊控制原理free u C-FC的設(shè)計過程的設(shè)計過程3.

49、設(shè)計模糊控制規(guī)則集設(shè)計模糊控制規(guī)則集 zxNLNSZPSPLyNLNLNSNSZZNLNSZPSPLPSZPSPLPLIF x=Z and y=NL， THEN z=NL如果擺角為零，但速度為負(fù)大，則小車驅(qū)動力為負(fù)大。如果擺角為零，但速度為負(fù)大，則小車驅(qū)動力為負(fù)大。模糊控制原理模糊控制原理free u C-FC的設(shè)計過程的設(shè)計過程4. 模糊推理方法模糊推理方法 采用單點模糊化，最大采用單點模糊化，最大-最小合成，最小合成，min蘊含運算，蘊含運算，max求求and 運算，最大綜合法作模糊推理。運算，最大綜合法作模糊推理。各條規(guī)則的推理結(jié)果各條規(guī)則的推理結(jié)果Ci為為)()()()(00zyxzi

50、iiiCBAC綜合推理結(jié)果綜合推理結(jié)果C為為)()()()(1121zzzzCCCC模糊控制原理模糊控制原理free u C-FC的設(shè)計過程的設(shè)計過程5. 解模糊解模糊 采用重心法采用重心法dzzzdzzzCC)()(0該方法計算量比較大，但模糊控制器的性能比較好。該方法計算量比較大，但模糊控制器的性能比較好。 對于對于C-FC系統(tǒng)，輸入輸出變量的論域變換、模糊化、模系統(tǒng)，輸入輸出變量的論域變換、模糊化、模糊推理、解模糊等工作都是在線進行的，計算量比糊推理、解模糊等工作都是在線進行的，計算量比D-FC大，大，但是除但是除COG外，其它都是取大、取小或四則運算，運算還外，其它都是取大、取小或四則

51、運算，運算還是比較快的。是比較快的。模糊控制原理模糊控制原理free 第五節(jié)第五節(jié) 模糊控制系統(tǒng)模糊控制系統(tǒng)Matlab 仿真仿真 Matlab仿真實現(xiàn)的三種方法：仿真實現(xiàn)的三種方法：1采用采用Matlab語言根據(jù)具體的控制算法編程進行仿真。復(fù)語言根據(jù)具體的控制算法編程進行仿真。復(fù)雜，但這種方法最靈活，可以根據(jù)自己提出的新算法任意編雜，但這種方法最靈活，可以根據(jù)自己提出的新算法任意編程。程。2利用利用Matlab提供的工具箱函數(shù)直接進行仿真。簡單，不提供的工具箱函數(shù)直接進行仿真。簡單，不需要了解算法的本質(zhì)。需要了解算法的本質(zhì)。3根據(jù)根據(jù)Simulink 動態(tài)仿真環(huán)境進行仿真。直觀，仿真時觀動態(tài)

52、仿真環(huán)境進行仿真。直觀，仿真時觀察仿真結(jié)果。察仿真結(jié)果。模糊控制原理模糊控制原理free 5.1 模糊推理系統(tǒng)的構(gòu)成模糊推理系統(tǒng)的構(gòu)成一個典型的模糊推理系統(tǒng)主要由如下幾個部分構(gòu)成：一個典型的模糊推理系統(tǒng)主要由如下幾個部分構(gòu)成：u輸入與輸出語言變量，包括語言值及隸屬函數(shù)；輸入與輸出語言變量，包括語言值及隸屬函數(shù)；u模糊規(guī)則；模糊規(guī)則；u輸入量的模糊化方法和輸出量的去模糊方法；輸入量的模糊化方法和輸出量的去模糊方法；u模糊推理算法。模糊推理算法。 在在Matlab模糊邏輯工具箱中構(gòu)造的模糊推理系統(tǒng)對應(yīng)一模糊邏輯工具箱中構(gòu)造的模糊推理系統(tǒng)對應(yīng)一個數(shù)據(jù)文件，其后綴為個數(shù)據(jù)文件，其后綴為fis（fuzz

53、y inference system）。）。模糊控制原理模糊控制原理free 5.2 利用模糊邏輯工具箱函數(shù)建立模糊推理系統(tǒng)利用模糊邏輯工具箱函數(shù)建立模糊推理系統(tǒng) 5.3 模糊推理系統(tǒng)的圖形用戶界面模糊推理系統(tǒng)的圖形用戶界面n 在命令窗口中鍵入在命令窗口中鍵入fuzzy5.4 基于模糊工具箱函數(shù)的模糊控制系統(tǒng)仿真基于模糊工具箱函數(shù)的模糊控制系統(tǒng)仿真見見基于基于Matlab的系統(tǒng)分析與設(shè)計的系統(tǒng)分析與設(shè)計模糊控制模糊控制 P73 頁頁lHelp- Contents-Fuzzy Logic Toolbox-Functions by CategorylContents-Fuzzy Logic Too

54、lbox-Tutorial-Working from 模糊控制原理模糊控制原理free 5.5 基于基于Simulink的模糊控制系統(tǒng)仿真的模糊控制系統(tǒng)仿真1C-FC系統(tǒng)仿真系統(tǒng)仿真例：例：Sltankrule 和和sltank先在先在Matlab中建立模糊推理系統(tǒng)，在中建立模糊推理系統(tǒng)，在Simulink中，用中，用Fuzzy Logic Controller 或或 Fuzzy Logic Controller with Ruleviewer模塊調(diào)用該推理系統(tǒng)，與比例因子結(jié)合，構(gòu)成模糊控制器。模塊調(diào)用該推理系統(tǒng)，與比例因子結(jié)合，構(gòu)成模糊控制器。2. D-FC 系統(tǒng)仿真系統(tǒng)仿真在在Matlab

55、中建立模糊推理系統(tǒng)，計算出查詢表，在中建立模糊推理系統(tǒng)，計算出查詢表，在Simulink中，用二維表格中，用二維表格Look-Up Table（2-D）存放查詢表。）存放查詢表。模糊控制原理模糊控制原理free 思考與討論思考與討論離開離開Matlab環(huán)境，采用環(huán)境，采用C、Fortran、匯、匯編等語言，如何自己編程實現(xiàn)編等語言，如何自己編程實現(xiàn)C-FC和和D-FC控制？控制？模糊控制原理模糊控制原理free 第六節(jié)第六節(jié) 模糊控制系統(tǒng)設(shè)計綜述模糊控制系統(tǒng)設(shè)計綜述 6.1 D-FC和和C-FC 比較比較 輸入輸出變量的實際論域一般是連續(xù)論域，而這些變量輸入輸出變量的實際論域一般是連續(xù)論域，而

56、這些變量在模糊控制器內(nèi)部的論域可以是離散的也可以是連續(xù)的，在模糊控制器內(nèi)部的論域可以是離散的也可以是連續(xù)的，因此模糊控制器分為因此模糊控制器分為D-FC和和C-FC兩大類。下面從應(yīng)用的兩大類。下面從應(yīng)用的角度比較一下二者的優(yōu)缺點。角度比較一下二者的優(yōu)缺點。1控制精度控制精度 模糊控制本身消除系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的性能比較差，難以達模糊控制本身消除系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的性能比較差，難以達到較高的控制精度。尤其是在離散有限論域設(shè)計時，更為到較高的控制精度。尤其是在離散有限論域設(shè)計時，更為明顯。明顯。 模糊控制原理模糊控制原理free 第六節(jié)第六節(jié) 模糊控制系統(tǒng)設(shè)計綜述模糊控制系統(tǒng)設(shè)計綜述6.1 D-FC和和C-F

57、C 比較比較1控制精度控制精度 n D-FC的控制精度的控制精度 量化誤差引起穩(wěn)態(tài)誤差量化誤差引起穩(wěn)態(tài)誤差 控制作用離散化的影響控制作用離散化的影響模糊控制原理模糊控制原理free n D-FC的控制精度的控制精度 量化誤差引起穩(wěn)態(tài)誤差量化誤差引起穩(wěn)態(tài)誤差要把誤差輸入信號轉(zhuǎn)化為誤差離散論域上的點，即要把誤差輸入信號轉(zhuǎn)化為誤差離散論域上的點，即)5 . 0(INTekEeINT為四舍五入取整運算?？梢?，當(dāng)為四舍五入取整運算?？梢姡?dāng)E=0時，仍有時，仍有5 . 0|ekeeke/5 . 0| 也就是說，由量化引起的穩(wěn)態(tài)誤差也就是說，由量化引起的穩(wěn)態(tài)誤差 ，模糊控制器無，模糊控制器無法消除。法消除

58、。eke/5 . 0| 比例因子增大，量化誤差減小，控制精度提高，但模糊關(guān)比例因子增大，量化誤差減小，控制精度提高，但模糊關(guān)系矩陣系矩陣R中的元素將增加，不僅占內(nèi)存多，而且給設(shè)計工作帶中的元素將增加，不僅占內(nèi)存多，而且給設(shè)計工作帶來很多困難。來很多困難。 模糊控制原理模糊控制原理free 控制作用離散化的影響控制作用離散化的影響 采用控制量的增量采用控制量的增量u作為控制器的輸出，相當(dāng)于引入了積作為控制器的輸出，相當(dāng)于引入了積分作用，有利于消除穩(wěn)態(tài)誤差。然而，分作用，有利于消除穩(wěn)態(tài)誤差。然而，u是解模糊后的離散是解模糊后的離散點，不連續(xù)，因而控制作用不細(xì)膩，不利用消除穩(wěn)態(tài)誤差。點，不連續(xù)，因而

59、控制作用不細(xì)膩，不利用消除穩(wěn)態(tài)誤差。 例如：到某一時刻，誤差為例如：到某一時刻，誤差為0，維持對象工作在這一點的控，維持對象工作在這一點的控制作用應(yīng)該是某一穩(wěn)態(tài)值制作用應(yīng)該是某一穩(wěn)態(tài)值un，那么，希望模糊控制器的控制，那么，希望模糊控制器的控制輸出此時等于輸出此時等于un，即希望，即希望nniiuuuk0由于由于ui不連續(xù)，上式一般不能精確地成立，這就造成控制不連續(xù)，上式一般不能精確地成立，這就造成控制對象的狀態(tài)還會變化，誤差不能自此就維持為對象的狀態(tài)還會變化，誤差不能自此就維持為0。 模糊控制原理模糊控制原理free n D-FC的控制精度的控制精度 控制作用離散化的影響控制作用離散化的影響

60、 可見，改為增量式輸出，相當(dāng)于在比例因子可見，改為增量式輸出，相當(dāng)于在比例因子k3后加后加了一個積分器。但由于了一個積分器。但由于u只能分檔改變，增量式只能分檔改變，增量式輸出也只能減小靜差，而不能保證消除靜差。輸出也只能減小靜差，而不能保證消除靜差。 另外，另外，D-FC 類似于多值繼電器特性，當(dāng)控制對類似于多值繼電器特性，當(dāng)控制對象不含有積分因子時，不僅存在靜態(tài)誤差，而且容象不含有積分因子時，不僅存在靜態(tài)誤差，而且容易產(chǎn)生靜態(tài)工作點附近的極限環(huán)振蕩。易產(chǎn)生靜態(tài)工作點附近的極限環(huán)振蕩。模糊控制原理模糊控制原理free 3執(zhí)行時間執(zhí)行時間 D-FC很短，很短，C-FC較短。較短。 C-FC沒有