內(nèi)容提要 本章介紹了單管放大器、差分放大器中

1、6.1 模糊控制技術(shù)概況6.1.1 模糊控制技術(shù)的起源與特點(diǎn) 傳統(tǒng)的自動(dòng)控制控制器的綜合設(shè)計(jì)都要建立在被控對(duì)象準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型(即傳遞函數(shù)模型或狀態(tài)空間模型)的基礎(chǔ)上，但是在實(shí)際中，很多系統(tǒng)的影響因素很多，油氣混合過(guò)程、缸內(nèi)燃燒過(guò)程等) ，很難找出精確的數(shù)學(xué)模型。這種情況下，模糊控制的誕生就顯得意義重大。因?yàn)槟：刂撇挥媒?shù)學(xué)模型不需要預(yù)先知道過(guò)程精確的數(shù)學(xué)模型。 第六章第六章 模糊控制技術(shù)模糊控制技術(shù)模糊邏輯控制(Fuzzy Logic Control)簡(jiǎn)稱(chēng)模糊控制(Fuzzy Control)，是以模糊集合論、模糊語(yǔ)言變量和模糊邏輯推理為基礎(chǔ)的一種計(jì)算機(jī)智能數(shù)字控制技術(shù)。1965年，美國(guó)的

2、L.A.Zadeh創(chuàng)立了模糊集合論；1973年他給出了模糊邏輯控制的定義和相關(guān)的定理。1974年，英國(guó)的E.H.Mamdani首先用模糊控制語(yǔ)句組成模糊控制器，并把它應(yīng)用于鍋爐和蒸汽機(jī)的控制，在實(shí)驗(yàn)室獲得成功。這一開(kāi)拓性的工作標(biāo)志著模糊控制論的誕生。 模糊控制技術(shù)具有如下特點(diǎn)： 1、無(wú)須知道被控對(duì)象精確的數(shù)學(xué)模糊，對(duì)多輸入多輸出、時(shí)變及滯后等復(fù)雜系統(tǒng)都能進(jìn)行控制，它的實(shí)現(xiàn)主要依賴(lài)模糊規(guī)則庫(kù)，且從工業(yè)過(guò)程的定性認(rèn)識(shí)出發(fā)， 較 容易建立語(yǔ)言變量控制規(guī)則。 2、是一種反映人類(lèi)智慧思維的智能控制。模糊控制采用人類(lèi)思維中的模糊量，如：“高”、“中”、“大”、“小”等，使得控制機(jī)理和控制策略易于理解和接受

3、，設(shè)計(jì) 簡(jiǎn)單，便于維護(hù)和推廣。 3、構(gòu)造容易。用單片機(jī)、PLC等來(lái)構(gòu)造模糊控制系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)與一般數(shù)字控制系統(tǒng)無(wú)異，而且隨著模糊控制系統(tǒng)軟硬件的發(fā)展，模糊控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)變得越來(lái)越簡(jiǎn)單，成 本也越來(lái)越低。 4、系統(tǒng)魯棒性強(qiáng)，尤其適用于非線(xiàn)性、時(shí)變、滯后系統(tǒng)的控制。然而，模糊控制的精度受到量化等級(jí)的制約；另外，對(duì)于普通的模糊控制而言， 它類(lèi)似于比例微分的控制方式，還有一個(gè)非零的穩(wěn)態(tài)誤差，屬于有差調(diào)節(jié)。如果將PID控制技術(shù)和它結(jié)合起來(lái)，取長(zhǎng)補(bǔ)短，發(fā)揮兩者的優(yōu)勢(shì)就能取得更好的控制效果。 6.1.2 模糊控制研究現(xiàn)狀模糊控制研究現(xiàn)狀 模糊控制實(shí)質(zhì)上是一種非線(xiàn)性控制，從屬于智能控制的范疇。模糊控制的一大特點(diǎn)

4、是既具有系統(tǒng)化的理論，又有著大量實(shí)際應(yīng)用背景。隨著計(jì)算機(jī)及其相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，模糊控制也由最初的經(jīng)典模糊控制發(fā)展到自適應(yīng)模糊控制，專(zhuān)家模糊控制和基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自學(xué)習(xí)模糊控制。其實(shí)現(xiàn)方式也由最初在微型機(jī)（單片機(jī)）上用軟件方法實(shí)現(xiàn)發(fā)展到應(yīng)用模糊控制開(kāi)發(fā)出模糊計(jì)算機(jī)進(jìn)行直接控制。近20多年來(lái)，模糊控制不論從理論上還是技術(shù)上都有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，成為自動(dòng)控制領(lǐng)域中一個(gè)非常活躍而又碩果累累的分支。其典型應(yīng)用的例子涉及生產(chǎn)和生活的許多方面，例如在家用電器設(shè)備中有模糊洗衣機(jī)、空調(diào)、微波爐、吸塵器、照相機(jī)和攝錄機(jī)等；在工業(yè)控制領(lǐng)域中有水凈化處理、發(fā)酵過(guò)程、化學(xué)反應(yīng)釜、水泥窯爐等的模糊控制；在專(zhuān)用系統(tǒng)和其它方面有地鐵

5、靠站停車(chē)、汽車(chē)駕駛、電梯、自動(dòng)扶梯、蒸汽引擎以及機(jī)器人的模糊控制等。 將模糊集合理論運(yùn)用于自動(dòng)控制而形成的模糊控制理論，在近年來(lái)得到了迅速的發(fā)展，其原因在于對(duì)那些時(shí)變的非線(xiàn)性的復(fù)雜系統(tǒng)，當(dāng)無(wú)法獲得精確的數(shù)學(xué)模型的時(shí)候，利用具有智能的模糊控制器能給出有效的控制。例如，在煉鋼，化工，人文系統(tǒng)，經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)以及醫(yī)學(xué)心理系統(tǒng)中，要得到正確而且精密的數(shù)學(xué)模型是相當(dāng)困難的。對(duì)于這些系統(tǒng)卻具有大量的以定性的形式表示的極其重要的先驗(yàn)信息，以及僅僅用語(yǔ)言規(guī)定的性能指標(biāo)。同時(shí)，要求過(guò)程的操作人員是系統(tǒng)的基本組成部分等。所有這些都是一種不精確性，應(yīng)用一般的控制理論是很難實(shí)現(xiàn)控制的，但是，這類(lèi)系統(tǒng)由人來(lái)控制卻往往容易做到

6、。這是因?yàn)檫^(guò)程操作人員的控制方法是建立在直觀的和經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，他們憑借實(shí)踐積累的經(jīng)驗(yàn)，采取適當(dāng)?shù)膶?duì)策完成控制任務(wù)，于是，人們把操作人員的控制經(jīng)驗(yàn)歸納成定性描述的一組條件語(yǔ)句，然后運(yùn)用模糊集合理論將其定量化，使控制器得以接受人的經(jīng)驗(yàn)，模仿人的操作策略，這樣就產(chǎn)生了以模糊集合理論為基礎(chǔ)的模糊控制器。模糊控制理論的提出是控制思想的一次深刻的變革，它標(biāo)志著人工智能發(fā)展到了一個(gè)新的階段。 6.1.3 模糊控制發(fā)展趨勢(shì)模糊控制發(fā)展趨勢(shì)模糊控制仍然是一個(gè)充滿(mǎn)爭(zhēng)議的領(lǐng)域。由于它的發(fā)展歷史還不長(zhǎng)，理論上的系統(tǒng)性和完善性，技術(shù)上的成熟性和規(guī)范性都還是不夠的，有待人們的進(jìn)一步提高。目前，國(guó)內(nèi)外眾多專(zhuān)家學(xué)者圍繞著這些

7、問(wèn)題展開(kāi)了廣泛的研究，取得了一定的階段性成果。未來(lái)模糊控制的發(fā)展大致有以下幾個(gè)方向： (1) 復(fù)合模糊控制器。 (2) 和各種智能優(yōu)化算法相結(jié)合的模糊控制。 (3) 專(zhuān)家模糊控制。 (4) 多變量模糊控制。 (5) 很多公開(kāi)發(fā)表的文獻(xiàn)對(duì)所設(shè)計(jì)模糊控制器的穩(wěn)定性及魯棒性分析采用仿真實(shí)驗(yàn)的方法 ,而采用理論分析的較少。 6.2 模糊控制技的應(yīng)用模糊控制作為智能領(lǐng)域中最具有實(shí)際意義的一種控制方法，已經(jīng)滲入到工業(yè)控制領(lǐng)域、家用電器自動(dòng)化領(lǐng)域和玩具等多個(gè)行業(yè)。世界上第一款運(yùn)用模糊控制技術(shù)設(shè)計(jì)研發(fā)制造的人性化智能玩具皮皮熊為玩具行業(yè)的結(jié)構(gòu)調(diào)整提供了示范，為玩具業(yè)的發(fā)展開(kāi)拓了一條新路。 所謂機(jī)器人的模糊控制是指對(duì)機(jī)器人控制時(shí)采用自然語(yǔ)言描述的模糊指令集，并以模糊指令的有序集合作為模糊控制算法。例如，1976