模糊控制工程論文范文
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1.1強(qiáng)耦合多變量問題
工業(yè)生產(chǎn)中，我們多半會(huì)遇到強(qiáng)耦合多變量問題，它不像單變量那么單一，條件和環(huán)境都比較好控制。從多變量的對(duì)象來看，被控對(duì)象、控制器以及測量和執(zhí)行元件都有可能涉及到，構(gòu)成了復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。各變量之間多數(shù)存在耦合關(guān)系，耦合的強(qiáng)度有大有小。耦合強(qiáng)度較小時(shí)比較好控制，多半以一種線性獨(dú)立的方式來控制。當(dāng)耦合強(qiáng)度超出了系統(tǒng)的控制范圍，就不可小覷了，如果繼續(xù)發(fā)展下去就會(huì)造成系統(tǒng)的不穩(wěn)定。
1.2模糊控制規(guī)則和參數(shù)對(duì)實(shí)際應(yīng)用的影響
研究人員根據(jù)其豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和理論知識(shí)研制出模糊控制器，并將其應(yīng)用在電子技術(shù)方面。在實(shí)際操作過程中，模糊控制的規(guī)則獲得和參數(shù)的選取在決定技術(shù)推廣應(yīng)用中起到關(guān)鍵作用。但是，由于專家經(jīng)驗(yàn)的缺乏和邏輯判斷的失誤，往往會(huì)導(dǎo)致模糊控制規(guī)則應(yīng)用的不完全，同時(shí)影響到相關(guān)參數(shù)的改變，這樣就直接關(guān)聯(lián)到最終結(jié)論的不準(zhǔn)確和整個(gè)系統(tǒng)的效果減弱。由此可見，模糊控制規(guī)則起著舉足輕重的作用。
1.3模糊控制器的精度控制
模糊控制器具有很多優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)槠漪敯粜粤己谩⒎蔷€性控制特性而受到歡迎。但它也存在一些不足，比如余差的客觀存在、在穩(wěn)定性控制方面精度較低等。特別是在控制精度上，受到被控對(duì)象性能的約束，所面臨的標(biāo)準(zhǔn)是日趨增加。就拿電液混合位置伺服系統(tǒng)來說，液壓缸的工作頻率如果超過50Hz，就得調(diào)整位置精度值在30um范圍內(nèi)。
2模糊控制工程應(yīng)用的問題解決方案
2.1強(qiáng)耦合多變量問題的解決方法
強(qiáng)耦合多變量問題是模糊控制工程中常見的問題，遇到這種情況專家通常采用分層多規(guī)則集法。多個(gè)變量的輸入所導(dǎo)致的控制作用未必都相同，過程狀態(tài)的判斷可以依據(jù)全局變量，而且過程狀態(tài)又是由不同的控制規(guī)則來決定的，所以使得這樣的控制更加專一，也能收獲到良好的效果。全局變量外還有一種輔助變量，即局部變量。這種變量是由模糊推理語句構(gòu)成的一個(gè)具有一定規(guī)則的集合，在整個(gè)模糊控制系統(tǒng)中，其主要是作為高層規(guī)則集合進(jìn)行使用，主要功能是判斷系統(tǒng)運(yùn)行的過程狀態(tài)；而低層規(guī)則集合則主要是針對(duì)不同的過程運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行的一個(gè)模糊控制。其中低層模糊集合在使用過程中，主要是將系統(tǒng)中受控變量或者是與之相關(guān)的過程變量進(jìn)行控制，這就是局部變量的具體內(nèi)容。模糊控制工程是將全局變量和局部變量相結(jié)合的一種特殊工程應(yīng)用系統(tǒng)，可以對(duì)一個(gè)層次上的多個(gè)簡單的模糊變量進(jìn)行分解，完成一個(gè)規(guī)則集合的變量控制。多變量模糊控制器可以通過這樣一種方式來描述：在高層：（過程狀態(tài)判別規(guī)則集RR）if過程狀態(tài)是K，then控制規(guī)則為Rk。在低層：（控制規(guī)則Rk）ifE=EkiandEC=ECkj，thenU=Ukq通常情況下，分層多規(guī)則集模糊控制器的規(guī)則集合都是有各自的結(jié)構(gòu)組成。在低層，各過程狀態(tài)下的控制規(guī)則集合常常以單變量模糊控制器的形式存在，不同過程狀態(tài)中，它們表現(xiàn)出的特點(diǎn)不一樣，控制規(guī)則的建立是以這些特點(diǎn)為基礎(chǔ)的。在高層，過程狀態(tài)或者工藝階段區(qū)分的規(guī)則建立是需要相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)積累以及生產(chǎn)過程中的機(jī)理分析協(xié)助完成的。
2.2模糊控制規(guī)則和參數(shù)影響的解決方法
模糊控制器的設(shè)計(jì)規(guī)則和參數(shù)的優(yōu)化關(guān)聯(lián)到輸入變量的合理選擇和組合模式，另外模糊變量論域的合理劃分以及模糊變量錄屬度函數(shù)的設(shè)計(jì)也對(duì)其有一定的影響。這些工作的成敗也決定著模糊控制是否能很好地應(yīng)用在實(shí)際的工程中。關(guān)于參數(shù)的優(yōu)化，有專家給出了遺傳算法如錄屬度函數(shù)的形狀和量化因子等這種方式來進(jìn)行控制。模糊控制的應(yīng)用比較廣泛，船舶的自動(dòng)駕駛也可以使用這種設(shè)計(jì)模式。因?yàn)橛绊懽詣?dòng)駕駛的因素相互耦合，導(dǎo)致模糊規(guī)律的獲得會(huì)出現(xiàn)困難的局面，故多數(shù)專家采用遺傳算法來實(shí)現(xiàn)模糊推理規(guī)則的制定，從而幫助船舶穩(wěn)定駕駛。
2.3模糊控制器的精度控制方法
模糊控制器的精度控制方法有很多，很多研究者是采取增加各樣的積分器來減少模糊控制器的穩(wěn)定狀態(tài)誤差，從而達(dá)到提高控制精度的目的。有專家采用增加前饋積分項(xiàng)來控制伺服系統(tǒng)，也有專家是采用增加動(dòng)態(tài)積分項(xiàng)來控制輸出，從而使系統(tǒng)的控制性能增加。當(dāng)然，積分項(xiàng)的增加可以將模糊控制器的精度控制提高，但是它也有不利于系統(tǒng)的一面，那就是會(huì)增加超調(diào)等。所以，使用的專家應(yīng)該合理選擇。另一種比較普遍的方法就是通過調(diào)整模糊控制參數(shù)來提高模糊控制器的穩(wěn)態(tài)精度。調(diào)整參數(shù)可以從兩方面做起，一個(gè)就是在線調(diào)整，采用的是自適應(yīng)的機(jī)制；另一個(gè)就是采用優(yōu)化方案來優(yōu)化參數(shù)，可以在線亦可以離線處理。
3結(jié)束語
模糊控制技術(shù)作為一種高新技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。例如模糊洗衣機(jī)、模糊空調(diào)、模糊微波爐、模糊照相機(jī)等。雖然它的功能極其強(qiáng)大，但在實(shí)際應(yīng)用中也會(huì)遇到各種問題，以上詳述了模糊控制工程應(yīng)用中出現(xiàn)的核心問題以及解決方案，當(dāng)然，更好的方案有待提出。
作者：巴特爾單位：內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)工程訓(xùn)練中心
