鍋爐汽包水位的模糊控制系統(tǒng)的設(shè)計

1、誠信申明本人申明:我所呈交的本科畢業(yè)設(shè)計(論文是本人在導師指導下對四年專業(yè)知識而進行 的研究工作及全面的總結(jié)。盡我所知,除了文中特別加以標注和致謝中所羅列的內(nèi) 容以外,論文中創(chuàng)新處不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果,也不包含為獲 得北京化工大學或其它教育機構(gòu)的學位或證書而已經(jīng)使用過的材料。與我一同完成 畢業(yè)設(shè)計(論文的同學對本課題所做的任何貢獻均已在文中做了明確的說明并表 示了謝意。若有不實之處,本人承擔一切相關(guān)責任。本人簽名:年 月 日鍋爐汽包水位的模糊控制系統(tǒng)設(shè)計摘 要汽包水位是鍋爐運行的重要指標。 保持水位在一定范圍內(nèi)是保證鍋爐安全運行的 首要條件。水位的過高、過低都會給鍋爐及蒸汽用

2、戶的安全操作帶來不得的影響。過 高,飽和水蒸氣將會帶水過多,導致過熱器管壁結(jié)垢并損壞,進而進入汽輪機的蒸汽 帶液損壞汽輪機葉片,產(chǎn)生安全事故;反之,水位過低,汽化過快,鍋爐供水不足, 致使水冷壁燒壞,甚至引起爆炸。鍋爐汽包水位的控制又比較復雜,其中存在的虛假液位、滯后性、不易檢測性 等等又使傳統(tǒng)控制很難達到較為完善的控制要求。針對鍋爐汽包水位存在虛假水位、控制系統(tǒng)復雜、具有滯后性、難以檢測等特 性,及采用傳統(tǒng) PID 控制時,效果不佳,如果控制不及時,甚至會產(chǎn)生安全事故的 情況。同時對比模糊控制的發(fā)展現(xiàn)狀,可發(fā)現(xiàn)其適應(yīng)性好、魯棒性強、控制精度高 等優(yōu)勢,所以本文設(shè)想在傳統(tǒng) PID 控制中引入模

3、糊控制,改善汽包水位控制系統(tǒng)的 靜態(tài)和動態(tài)特性,使汽包水位恒定在一定范圍之內(nèi),杜絕安全隱患,實現(xiàn)鍋爐汽包 水位的更精確、更有效的智能控制。關(guān)鍵詞 :鍋爐 汽包水位 模糊控制 Matlab仿真設(shè)計 PIDThe Suzzy Control Design about Boilder Drum Water Level SystemAbstractThe drum water level is an important index of boiler operation. Keep the water level in certain scope is to ensure the safe opera

4、tion of the boiler in the workplace. The low water level higher, and will give boiler and steam the safety of users may not bring the influence of the operation. Too high, saturated steam will bring too much water, resulting in superheater tube wall scaling and damage, and then into the steam turbin

5、e with liquid damage turbine blade, produce safety accident; Conversely, low water, vaporizing too fast, boiler water supply shortage, the water wall burn out, and even cause an explosion. The boiler drum water level control and more complex, the existing false liquid level, lagging, easily tested,

6、and so on and that traditional control of it is difficult to reach a perfect control requirements.For boiler drum water level has false water level and control system with delay and complex, difficult to testing and other characteristics, and adopts the traditional PID control, the effect not beauti

7、ful, if not in time control, even can produce safety accidents. At the same time compared to current situation of the development of the fuzzy control, find the good adaptability, and robust, control precision higher advantage, so this paper in the traditional PID control idea introducing fuzzy cont

8、rol, improve the drum water level control system static and dynamic characteristics of the drum water level constant in certain limits, eliminate hidden dangers, realize the boiler drum water level of more accurate, more effective intelligent control.Key words:Boiler Drum Water Level Fuzzy Control D

9、esign Matlab PID目 錄前 言 . 1 第 1章 鍋爐相關(guān)控制與前景 . 2 第 1.1節(jié) 概述 . 2 第 1.2節(jié) 鍋爐設(shè)備的控制任務(wù) . 2 第 1.3節(jié) 研究狀況 . 3 第 2章 鍋爐汽包水位的控制 . 5 第 2.1節(jié) 汽包水位的動態(tài)特性 . 5 第 2.2節(jié) 汽包水位的幾種常規(guī)控制方法 . 7 第 3章 模糊控制原理 . 12 第 3.1節(jié) 模糊控制的形成與提出 . 12 第 3.2節(jié) 模糊控制的優(yōu)缺點 . 13 第 3.3節(jié) 模糊控制的基本原理 . 14 第 4章 鍋爐汽包水位的模糊控制系統(tǒng)設(shè)計與仿真 . 23 第 4.1節(jié) 輸入輸出變量的選擇 . 23 第 4.

10、2節(jié) 隸屬函數(shù)的選擇 . 25 第 4.3節(jié) 模糊規(guī)則表的建立 . 26 第 4.4節(jié) 合成推理算法 . 29 第 4.5節(jié) 模糊控制表 . 32 第 4.6節(jié) 控制參數(shù)的自整定 . 34 第 5章 模糊 PID 控制的 MATLAB 仿真 . 35第 5.1節(jié) 仿真流程圖 . 35 第 5.2節(jié) 模糊控制器模塊的建立 . 36 第 5.3節(jié) 仿真模型的建立 . 37 第 5.4節(jié) 模糊 PID 控制與常規(guī) PID 控制仿真的比較 . . 39 結(jié) 論 . 43 參考文獻 . 44 致 謝 . 45前 言鍋爐是工業(yè)過程中不可缺少的動力設(shè)備為確保安全穩(wěn)定生產(chǎn)對鍋爐的自動控制十 分重要其中汽水位是

11、一個非常重要的被控變量由于鍋爐的水位調(diào)節(jié)過程難以建立數(shù)學 模型具有非線性不穩(wěn)定性時滯等特點傳統(tǒng)的鍋爐水位三沖量控制系統(tǒng)大都采用 PID 控 制其控制效果還可以進一步提高而模糊控制不要求知道被控對象的精確數(shù)學模型只需 要操作人員的經(jīng)驗知識及操作數(shù)據(jù)魯棒性強非常適合用于非線性滯后系統(tǒng)的控制但其 靜態(tài)性能不能令人滿意限制了它的應(yīng)用為消除模糊控制的穩(wěn)態(tài)誤差采用 Fuzzy-PID 控 制是常用的一種方式,所以本論題具有一定的現(xiàn)實意義。Fuzzy-PID 復合控制指的是模糊技術(shù)與常規(guī)的 PID 控制算法相結(jié)合的一種控制方 法。這種控制方法常見的一種是 Fuzzy-PI 雙?？刂菩问?。這種改進的控制方法的

12、出 發(fā)點主要是因為模糊控制器本身消除系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的性能比較差,難以達到較高的控 制精度。而 PI 調(diào)節(jié)器的積分調(diào)節(jié)作用從理論上可使系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差控制為零,有著 很好的消除誤差作用。因此把模糊控制和 PID 調(diào)節(jié)器相結(jié)合以增加穩(wěn)態(tài)控制性能。第 1章 鍋爐相關(guān)控制與前景第 1.1節(jié) 概述鍋爐是石油化工、發(fā)電等工業(yè)過程中必不可少的重要動力設(shè)備。它所產(chǎn)生的高壓 蒸汽既可以作為驅(qū)動透平的動力源,又可以作為精餾、干燥、反應(yīng)、加熱等過程的熱 源。隨著工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴大, 作為動力和熱源的鍋爐, 也向著大容量、高參數(shù)、 高效率方向發(fā)展。如某裝置中的一個廢熱鍋爐,能產(chǎn)生 10.8MPa 的高壓蒸汽,蒸發(fā)量

13、為 181t/h, 水在汽包的停留時間為 10min 。 另一個輔助鍋爐每小時能產(chǎn)生 220噸 3.8Mpa 的高壓蒸汽,水在汽包中停留的時間只有 1min 。鍋爐設(shè)備根據(jù)用途、燃料性質(zhì)、壓力高低等有多種類型和稱呼,工藝流程多種多 樣,其蒸汽發(fā)生系統(tǒng)主要由給水泵、給水控制閥、省煤器、汽包及循環(huán)管等組成。 工作時,燃料與熱空氣按一定比例送入鍋爐燃燒室燃燒,生成的熱量傳遞給蒸汽 發(fā)生系統(tǒng),產(chǎn)生飽和蒸汽,然后經(jīng)過過熱器,形成一定氣溫的過熱蒸汽,再匯集到蒸 汽母管。形成高壓的過熱蒸汽,經(jīng)負荷設(shè)備控制,供給負荷設(shè)備用。與此同時,燃燒 過程中產(chǎn)生的煙氣,除將飽和蒸汽變成過熱蒸汽外,還經(jīng)省煤器預熱鍋爐給水和

14、空氣 預熱器預熱空氣,最后經(jīng)引風機送往煙囪,排入大氣。第 1.2節(jié) 鍋爐設(shè)備的控制任務(wù)鍋爐設(shè)備的控制任務(wù)是根據(jù)生產(chǎn)負荷的需要,供應(yīng)一定壓力與溫度的蒸汽,同時 要使鍋爐在安全、經(jīng)濟的條件下運行。按照這些控制要求,鍋爐設(shè)備將有如下主要的 控制系統(tǒng):(1 鍋爐汽包水位的控制。被控變量是汽包水位中,控制變量是給水流量。它主要 是保持汽包內(nèi)部的物料平衡,使給水量適應(yīng)鍋爐的蒸汽量,維持汽包中水位在工藝允 許的范圍內(nèi)。這是保證了鍋爐、汽輪機安全運行的必要條件,是鍋爐正常運行的重要指標。(2 鍋爐燃燒系統(tǒng)的控制。 有三個被控變量:蒸汽壓力 (或負荷 、 煙氣成分 (經(jīng) 濟燃燒指標和爐膛負壓?？蛇x用的控制變量也

15、有三個:燃料量、送風量和引風量。 組成的燃燒系統(tǒng)的控制方案要滿足燃燒所產(chǎn)生的熱量,適應(yīng)蒸汽負荷的需要;使燃料 與空氣量之間保持一定的比值,保證燃燒的經(jīng)濟必和鍋爐的安全運行;使引風量與送 風量相適應(yīng),保持爐膛負壓在一定范圍內(nèi)。(3 過熱蒸汽系統(tǒng)的控制。 被控變量為過熱蒸汽溫度, 控制變量為減溫器的噴水量 國。 使過熱器出口溫度保持在允許的范圍內(nèi), 并保證管壁溫度不超出工藝允許的溫度。 (4鍋爐水處理過程的控制。這部分主要使鍋爐給水的水性能指標達到工藝要求。 一般采用離子交換樹脂對水進行軟化處理。通常應(yīng)用程序控制,確保水處理和樹脂再 生正常交替運行。第 1.3節(jié) 研究狀況1.3.1汽包水位控制系統(tǒng)

16、的發(fā)展鍋爐設(shè)備主要輸入變量是負荷、鍋爐給水、燃料量、送風量、引風量;主要輸出 變量包括水位、過熱蒸汽及壓力等,鑒于鍋爐本身的復雜性,對鍋爐實施控制時存在 以下難點:一,系統(tǒng)存在嚴重耦合,如燃料量的變化不僅影響蒸汽壓力和汽包水位, 還會影響過熱蒸汽溫度等;二, 存在不確定時滯,如燃料量的變化對蒸汽溫度、壓力、 汽包水位等影響有不同的滯后,減溫水量的變化對過熱器出口蒸汽溫度的影響有較大 的滯后,這些時滯的大小還隨負荷狀況的變化而變化。所以說,鍋爐是一個多輸入多 輸出且變量相互耦合并具有不確定時滯的復雜控制對象,傳統(tǒng)多采用 PID 控制方式, PID 具有結(jié)構(gòu)簡單、容易實現(xiàn)、魯棒性強和能實現(xiàn)無差調(diào)節(jié)

17、的特點,但常規(guī) PID 控制 是線性的,適應(yīng)于小慣性、小滯后的過程,當把常規(guī)的 PID 控制應(yīng)用于非線性、大時 滯、參數(shù)不確定的情況下時,很難獲得滿意的效果。近年來,鍋爐自動化研究主要集中在三個方面:一,傳統(tǒng) PID 控制領(lǐng)域,作用其 他方法和 PID 控制相結(jié)合來改善 PID 控制效果;二,利用人工智能和計算機科學最新 技術(shù),開發(fā)模糊控制系統(tǒng)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)、專家控制系統(tǒng)等;三,針對鍋爐 的強耦合性,開發(fā)解耦控制系統(tǒng)。1.3.2 模糊控制在汽包水位控制中的應(yīng)用與前景模糊控制作為經(jīng)典的智能控制算法,在面對不同的控制領(lǐng)域都有著很強的優(yōu)勢。 但同時,它們又存在著自身無法解決的問題。同樣,常規(guī)

18、的 PID 控制也存在著一些難 以獨立解決的問題,綜合兩者優(yōu)勢,進行有效精確的控制是近年來鍋爐汽包水位控制 的一個趨勢。從 20世紀 40年代美國創(chuàng)立控制論以來,自動控制理論經(jīng)歷了經(jīng)典控制理論和現(xiàn) 代控制理論兩個重要發(fā)展階段。世界各國控制理論界也都在探索建立新一代的控制理 論,以解決復雜系統(tǒng)的控制問題。近年來,把傳統(tǒng)控制理論與模糊邏輯、專家系統(tǒng)、 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法等人工智能技術(shù)相結(jié)合,充分利用人類控制知識對復雜系統(tǒng)進行 控制,逐漸形成了智能控制理論的雛形。近年來,鍋爐熱工過程控制理論的研究工作已經(jīng)為其在火電廠中的應(yīng)用奠定了應(yīng) 有的基礎(chǔ),計算機技術(shù)的應(yīng)用為先進控制的應(yīng)用提供的強有力的硬件和軟件

19、平臺。今 后熱工自動化的研究方向應(yīng)注意以下幾個方面的研究秘開發(fā) .1 實際控制工程中,要求控制器簡單,計算時間短,而目前先進控制策略往往結(jié) 構(gòu)復雜,計算用時很長,而且大部分還只是處于實驗室仿真,并未真正投入生產(chǎn),所 以將其推向?qū)嶋H應(yīng)用是今后努力的方向之一。2 應(yīng)積極開發(fā)與控制匹配的先進優(yōu)化監(jiān)控軟件和系統(tǒng)。3 開發(fā)鍋爐成套軟件和裝置,具有良好的產(chǎn)業(yè)化前景和廣闊的市場容量。第 2章 鍋爐汽包水位的控制汽包水位是鍋爐正常運行的重要指標。保持水位在一定范圍內(nèi)是保證鍋爐安全運 行的首要條件。 水位的過高、 過低都會給鍋爐及蒸汽用戶的安全操作帶來不得的影響。 首先水位過高會影響汽包內(nèi)的汽水分離,飽和水蒸氣

20、將會帶水過多,導致過熱器管壁 結(jié)垢并損壞,使過熱蒸汽的溫度嚴重下降。如以此過熱蒸汽被用戶用來帶動汽輪機, 則因汽包內(nèi)的水量較少,而負荷很大,加快水的汽化速度,使汽包內(nèi)的水量變化速度 很快,若不及時加以控制,有可能汽包內(nèi)的水將全部汽化,尤其對大型鍋爐,水在汽 包內(nèi)的停留時間極短,從而導致水冷壁燒壞,甚至引起爆炸。所以,必須對汽包水位 進行嚴格的控制。第 2.1節(jié) 汽包水位的動態(tài)特性決定汽包水位的除了汽包中(包括循環(huán)水管儲水量的多少外,也與水位下氣泡 水位與鍋爐的負荷、蒸汽壓力、爐膛熱負荷等有關(guān)。在影響汽包水位的諸多因素中, 以鍋爐蒸發(fā)量(蒸汽流量 D 和給水流量 W 為主。下面?zhèn)戎赜懻摻o水流量與

21、蒸汽流量作 用下的水位變化的動態(tài)特性。(1汽包水位在給水流量作用下的動態(tài)特性,即控制通道的特性。 圖 2.1 給水流量作用下水位階躍響應(yīng)曲線如果把汽包和給水看作單容量無自衡對象,水位階躍響應(yīng)曲線將如圖 2.1中 H1所 示。由于給水溫度要比汽包內(nèi)飽和水的溫度低,所以給水流量增加后,需從原有飽和 水中吸取部分熱量,使水位下氣泡容積減少。當水位下氣泡容積的變化過程逐漸平衡 時,水位將因汽包中儲水量的增加而上升。當水位下氣泡容積不再變化時,水位變化 就完全反應(yīng)了因儲水量的增加而直線上升。所以其曲線上升斜率先增加后不變,直線 上升如圖中 H 所示。 在給水量作階躍變化后, 汽包水位不是馬上增加, 而是

22、呈現(xiàn)一段起 始慣性段。作傳遞函數(shù)來描述時,它近似于一個積分環(huán)節(jié)和純滯后環(huán)節(jié)的串聯(lián),可表 示為:0( (s H s K e W s -= (21 式中, 0K -飛升速度, /mm s t h; -純滯后時間。給水溫度越低, 純滯后時間越大。通常 在 15100之間。 如采用省煤器,則由于 省煤器本身的延遲,將使 增加到 100200之間。(2汽包水位在蒸汽流量振動下的動態(tài)特性,即干擾通道的動態(tài)特性。在蒸汽流量干擾作用下,水位變化的階躍響應(yīng)曲線會產(chǎn)生如圖 2.1變化。 圖 2.2 蒸汽流量擾動作用下的水位相應(yīng)曲線當蒸汽流量 D 突然增加, 在燃料量不變的情況下, 從鍋爐的物料平衡關(guān)系來看, 蒸

23、汽量 D 大于給水量 W ,水位變化應(yīng)為圖 2.1中曲線 H 1所示呈直線下降。但實際情況并非如此,由于蒸汽用量突然增加,瞬間必導致汽包壓力的下降。汽包內(nèi)水沸騰突然加劇, 產(chǎn)生閃蒸,水中氣泡迅速增加,因氣泡容積增加,而使水位變化的曲線如圖 2.1中的 H 2所示,先上升再趨于平緩。而實際水位則為二者疊加。從圖中可以看出,當蒸汽量加 大時,雖然鍋爐的給水量小于蒸發(fā)量,但在一開始,水位不僅不下降反而迅速上升, 然后再下降;反之,蒸汽流量突然減少時,則水位先下降,然后上升。這種現(xiàn)象稱之 為“虛假水位”。蒸汽流量振動時,水位變化的動態(tài)特性可用傳遞函數(shù)表示為:1s T K s K D(s(sH D(s(

24、sH D(sH(s22f 21+-=+= (22 式中, f K -飛升速度, ; 2K -響應(yīng)曲線 2H 的放大系數(shù); 2T -響應(yīng)曲線 2H 的時間常數(shù)。虛假水位的變化大小與鍋爐的工作壓力和蒸發(fā)量等有關(guān)。對于一般 110t/h300t/h的中高壓鍋爐, 當負荷變化 10%時, 虛假水位可達 3040mm 。 虛假水位現(xiàn)象屬于 反向特性,給控制帶來一定的困難,在控制方案設(shè)計時,必須引起注意。第 2.2節(jié) 汽包水位的幾種常規(guī)控制方法要控制汽包的水位主要通過對給水進行控制,因為在影響汽包水位的因素中,給 水最為主要,燃料量的擾動影響較小。在汽包水位控制中,常以汽包水位為被控制變 量,以調(diào)節(jié)給水流

25、量為控制手段。與此同時,汽包水位不僅受鍋爐側(cè)的影響,也受到 汽輪機側(cè)的影響,當鍋爐負荷變化或汽輪機用汽量變化時,給水控制都應(yīng)能限制汽包 水位在較為穩(wěn)定的范圍內(nèi)變化。常用的方法多為三種:單沖量、雙沖量及三沖量控制。2.2.1單沖量控制系統(tǒng) 單沖量控制系統(tǒng)即汽包水位的單回路液位控制系統(tǒng):圖 2.3 單沖量控制系統(tǒng)這里沖量一詞指的是變量,單沖量即汽包水位。這種控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單,對于汽包內(nèi)水的停留時間長,負荷變化小的小型鍋爐, 單沖量水位控制系統(tǒng)可以保證鍋爐的安全運行。但是,在停留時間較短,負荷變化較大時,此方式會存在一些問題:(1當負荷變化產(chǎn)生虛假液位時,將使控制器反向錯誤動作。例如,蒸汽負荷突 然

26、大幅度增加時,虛假水位上升,此時控制器不但不能開大給水閥,增加給水量,反 而減小控制閥,減少給水量。等到虛假水位消失時,由于蒸汽量增加,送水量反而減 少,將使水位嚴重下降,波動厲害,嚴重時甚至會使汽包水位降到危險程度而發(fā)生事 故,因此這種系統(tǒng)克服不了虛假水位帶來的嚴重后果。(2對負荷變化不靈敏。負荷變化時,需引起汽包水位變化后才起控制作用,由 于控制緩慢,導致控制質(zhì)量下降。(3對給水干擾不能及時克服。當給水系統(tǒng)出現(xiàn)擾動時,同樣需等水位發(fā)生變化 時才起控制作用,干擾克服不及時。為了克服上面的三個問題,除了依據(jù)汽包水位以外,也可依據(jù)蒸汽流量和給水流 量的變化來控制給水閥,將能獲得良好的控制效果,這

27、就產(chǎn)生了雙沖量和三沖量水位 控制系統(tǒng)。2.2.2雙沖量控制系統(tǒng)針對單沖量控制系統(tǒng)不以克服假水位的,如果根據(jù)蒸汽流量作為校正作用,就可 以糾正虛假水位引起的誤動作,而且也能提前發(fā)現(xiàn)負荷的變化,從而大大改善了控制 品質(zhì)。 將蒸汽流量信號引入, 就構(gòu)成了雙沖量控制系統(tǒng)。 圖 2.3是典型的雙沖量控制系統(tǒng)的原理圖及方塊圖。 圖 2.4 雙沖量控制系統(tǒng)上圖所示雙沖量控制系統(tǒng)實質(zhì)上是一個前饋(蒸汽流量加單回路反饋控制的前 饋 -反饋控制系統(tǒng)。 這里的閃饋僅為靜態(tài)前饋, 若要考慮兩條通道在動態(tài)上的差異, 則 還須引入動態(tài)補償環(huán)節(jié)。雙沖量的特點:(1引入蒸汽流量前饋信號可以消除“虛假水位”對調(diào)節(jié)的不良影響,當

28、蒸汽量 變化時,就有一個使給水量與蒸汽量同方向變化的信號,可以減小或抵消由于“虛假 水位”現(xiàn)象而使給水量與蒸汽量相反方向變化的誤動作,使調(diào)節(jié)閥一開始就向正確的 方向移動。因而大大減小了給水量和水位的波動,縮短了過渡過程的時間。(2 引入了蒸汽量前饋信號,能夠改善調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜態(tài)特性,提高調(diào)節(jié)質(zhì)量。 當 1C 、 2C 選擇匹配時,系統(tǒng)的靜態(tài)特性是無差的。雙沖量調(diào)節(jié)由于有以上特點,所以能在負荷變化頻繁的工況下比較好的完成水位 調(diào)節(jié)任務(wù)。在給水壓力比較平衡時,采用雙沖量調(diào)節(jié)是能夠達到調(diào)節(jié)要求的。雙沖量調(diào)節(jié)存在的問題是:調(diào)節(jié)作用不能及時反映給水側(cè)的擾動,給水調(diào)節(jié)閥前 后壓差不易保持正常時,不宜采用雙沖

29、量調(diào)節(jié)。同時調(diào)節(jié)閥的工作特性不一定是線性 的,這樣要做到靜態(tài)補償就比較困難。2.2.3三沖量控制系統(tǒng)雙沖量控制系統(tǒng)對于單沖量控制系統(tǒng)存在的第三個問題 -對給水干擾不能及時 克服, 同樣不能解決。 目前鍋爐都向大容量高參數(shù)的方向發(fā)展, 一般講鍋爐容量越大, 汽包的容水量相對就越小,允許波動的蓄水量就更少。如果給水中斷,可能在 1020秒內(nèi)就會發(fā)生危險;如果僅是給水量與蒸發(fā)量不相適應(yīng),在一分鐘到幾分鐘內(nèi)也將發(fā) 生缺水或滿水事故。因此,對水位的控制要求是很高的。鍋爐給水量在運行中經(jīng)常會有自發(fā)性的變化,當幾臺鍋爐并列運行時,還可能 發(fā)生幾臺鍋爐的水位調(diào)節(jié)互相干擾的現(xiàn)象。當某一臺鍋爐負荷和給水量改變時,

30、引起 給水母管壓力波動,而使其它鍋爐的給水量受到擾動。在雙沖量水位調(diào)節(jié)中,對于給 水量這種自發(fā)變化不能及時反映出來。要經(jīng)過一定的延遲時間以后,給水量的擾動才 能通過汽包水位的變化而被發(fā)覺,此后在克服擾動時,幾臺鍋爐的水位調(diào)節(jié)又互相影 響,使得調(diào)節(jié)過程非常復雜。針對上述情況,為了把水位控制穩(wěn)定,大雙沖量水位調(diào)節(jié)基礎(chǔ)上引入給水流量信 號, 由水位 H 、 蒸汽流量 D 和給水流量 W 組成了三沖量汽包水位控制調(diào)節(jié)系統(tǒng), 汽包水位 H 是控制變量,是主沖量信號,蒸汽流量、給水流量是兩個輔助沖量信號。(1前饋 -反饋控制方式原理圖及方框圖如下, 易知此系統(tǒng)包含兩個閉合回路:第一個為給水流量 W 、 給

31、水 分流器 w 、調(diào)節(jié)器 c G 、調(diào)節(jié)閥 v G 組成的內(nèi)回路。第二個為水位調(diào)節(jié)對象 1G 和內(nèi)回路 構(gòu)成的主回路。蒸汽流量 D 、分流器 D 、對象 2G 均在閉合回路之外,它的引入可以改 善調(diào)節(jié)質(zhì)量,但不影響閉合回路工作的穩(wěn)定性。所以該系統(tǒng)的實質(zhì)是前饋加反饋的調(diào) 節(jié)系統(tǒng)。為了確保當負荷變化時水位無余差,必須保證物料平衡,由此確定分流系數(shù) w 、 D 的值。 圖 2.5 前饋反饋控制系統(tǒng)(2前饋 -串級控制方式前饋 -串級控制方式的原理圖及方框圖如下所示,與前饋 -反饋相類似,僅僅是 將加法器位置由調(diào)節(jié)器前移至調(diào)節(jié)器后。對于此方案不管系數(shù)如何設(shè)置,當負荷變化 時,液位仍可保持無差。圖 2.

32、6 前饋 -串級控制系統(tǒng)本文擬在前饋串級三沖量控制的基礎(chǔ)上加入模糊控制,通過模糊控制選擇合適 的 PID 中的比例系數(shù)、積分系數(shù)、微分系數(shù)來實現(xiàn) PID 控制器的整定,實現(xiàn)優(yōu)化控制, 避免了傳統(tǒng) PID 控制中的難以控制滯后、非線性及無法消除耦合關(guān)聯(lián)的缺點。第 3章 模糊控制原理在現(xiàn)代控制過程中,當被控對象或過程存在非線性、時變性、多參數(shù)間的強烈耦 合和較大的隨機干擾,以及過程機理錯綜復雜、現(xiàn)場測量條件不足時,則不可能建立 被控對象或過程的精確數(shù)學模型。因此,基于模型的控制方法,往往不如一個有實踐 經(jīng)驗的操作人員用手動進行控制的效果好。這就使得模糊控制逐漸形成。第 3.1節(jié) 模糊控制的形成與提

33、出假設(shè)我們需要控制爐溫恒定,檢測儀表給出的是爐溫的精確量,操作人員將此精 確量轉(zhuǎn)化為頭腦中的模糊的概念量,如“溫度較高”,他用此概念與控制中的經(jīng)驗相 匹配,得到“溫度較高應(yīng)減少燃料”的結(jié)論,進行工作。在這里, 較高 便是一個模 糊的概念,它沒有確切的值。在生活中,這種情況也很常見,如“天很熱”、“真漂 亮”、“個子很高”、“水流很急”等等。它們無法用經(jīng)典的數(shù)學方法來度量,但大 家在使用過程中,也并不會產(chǎn)生誤解與歧義。為了對這些現(xiàn)象進行描述便漸漸形成了 模糊數(shù)學。模糊邏輯的概念最早源于美國加利福尼亞大學的 L.A.Zadah 教授于 1965年提出的 模糊集合。模糊控制是模糊集合論應(yīng)用的一個重要

34、方向。模糊控制經(jīng)歷了 40多年的研 究和發(fā)展已經(jīng)逐步完善,尤其在其應(yīng)用領(lǐng)域更是成果輝煌。自從 1974年 E.H.Mamdani 首先利用模糊數(shù)學理論進行蒸汽機和鍋爐控制得到成功應(yīng)用后,模糊控制的研究和應(yīng) 用就十分活躍。 1977年英國的 Pipps 等人采用模糊控制對十字路口的交通管理進行實 驗,車輛的平均等待時間減少 7%。 1980年, Tong 等將模糊控制用于潛水處理過程,取 得較好的效果。 1983年,日本學者 Shuta Murakami研制成功了一種基于語言真值推理 的模糊邏輯控制器,并成功地用于汽車速度的自動控制。 90年代以來,模糊控制的領(lǐng) 域更加廣泛,除了以往的工業(yè)過程應(yīng)

35、用以外,各種商業(yè)民用場合也大量采用模糊控制 技術(shù),如模糊控制洗衣機、模糊微波爐、模糊空調(diào)、地鐵運行的模糊控制、機器人控 制等。模糊控制系統(tǒng)的應(yīng)用對于那些測量數(shù)據(jù)不確切、要處理的數(shù)據(jù)量過大以致無法 判斷它們的兼容性、一些復雜可變的被控對象等場合是有益的,利用模糊逼近來表示它們是非常合適的。在控制工程中,人們加以總結(jié),可以把憑經(jīng)驗所采取的相應(yīng)措施總結(jié)成一條條控 制規(guī)則,如水位太高則減小給水量,溫度太低則增加燃燒量等等。由這些規(guī)則所構(gòu)成 的控制器對復雜的生產(chǎn)過程進行控制,由于這些規(guī)則基于模糊邏輯,是模糊數(shù)學與控 制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物,這種控制就是模糊控制。第 3.2節(jié) 模糊控制的優(yōu)缺點由于模糊控制不必

36、建立數(shù)學模型,根據(jù)實際系統(tǒng)的輸入和輸出結(jié)果數(shù)據(jù),參考現(xiàn) 場操作人員的運行經(jīng)驗,就可以對系統(tǒng)進行實時控制,實際是一種非線性控制,屬于 智能控制的范疇。它具有以下幾方面的優(yōu)勢:(1模糊控制是一種基于規(guī)則的控制,它直接采用語言型控制規(guī)則,其依據(jù)是現(xiàn) 場操作人員的控制經(jīng)驗或相關(guān)專家的知識,在設(shè)計中不需要建立被控對象的精確數(shù)學 模型,因而使得控制機理和策略容易與理解,設(shè)計簡單,便于應(yīng)用。(2由工業(yè)過程的定性認識出發(fā),比較容易建立語言控制規(guī)則,因而模糊控制對 那些數(shù)學模型難以獲取,動態(tài)特性不易用掌握或變化非常顯著的對象非常適用。 (3基于模型的控制算法及系統(tǒng)設(shè)計方法,由于出發(fā)點和性能指標的不同,容易 導致

37、較大差異;但一個系統(tǒng)語言規(guī)則卻具有相對獨立性,利用這些控制規(guī)律間的模糊 連接,容易找到折中的方案,使控制效果優(yōu)于常規(guī)控制器。模糊控制是基于啟發(fā)性知 識及語言決策規(guī)則設(shè)計的,這有利于模擬人工控制的過程和方法,增強控制系統(tǒng)的適 應(yīng)能力,使之具有一定的智能水平。(4模糊控制系統(tǒng)的魯棒性強,干擾和參數(shù)變化對控制效果的影響被大大減弱, 尤其適合于非線性、時變及純滯后系統(tǒng)的控制。相對于它的優(yōu)點,它依舊有一些缺陷:(1精度并不是太高。這主要是由于模糊控制表的量化等級有限而造成的,通過 增加量化等級數(shù)目雖可以提高精度,但增加量化等級的同時會使數(shù)據(jù)量大大增加,運 算時間也大大延長。其實,模糊控制器在不引入積分機

38、制的條件下,誤差是必然存在 的。(2自適應(yīng)能力有限。由于量化因子和比例因子是固定的,當對象參數(shù)隨環(huán)境的變遷而變化時,它不能對自己的規(guī)則進行有效的調(diào)整,從而使其良好的性能不能得到 充分的發(fā)揮。(3易產(chǎn)生振蕩現(xiàn)象。若構(gòu)造的查詢表存在不合理性時,或量化因子和比例因子 選擇不當,都會導致振蕩。鑒于以上優(yōu)缺點,人們提出了許多解決方案,其中 Fuzzy-PID 控制就是常用且較 為有效的一種形式。第 3.3節(jié) 模糊控制的基本原理3.3.1模糊控制器的基本結(jié)構(gòu) 圖 3.1 模糊控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)以上為模糊控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)圖,易得模糊系統(tǒng)由 5個主要部分組成:(1輸入 /輸出接口裝置:模糊控制器通過輸入 /

39、輸出接口從被控對象獲取數(shù)字信 號量,并將模糊控制器決策的數(shù)字信號經(jīng)過數(shù)模變換,將其轉(zhuǎn)變?yōu)槟M信號,送給執(zhí) 行機構(gòu)去控制被控對象。在 I/O接口裝置中,除 A/D、 D/A轉(zhuǎn)換外,還包括了必要的電平轉(zhuǎn)換電路。(2模糊控制器:模糊控制的核心部分。一般為一臺微型計算機,根據(jù)控制系統(tǒng) 的需要,既可選用系統(tǒng)機、又可選用單板或單片機。隨著近幾年日本、美國推出的專 用模糊芯片,也可以選用。模糊控制系統(tǒng)中的控制器采用的是基于知識表示和規(guī)則推 理的語言型控制器,這是模糊控制系統(tǒng)區(qū)別與其他自動控制系統(tǒng)的特點所在。(3執(zhí)行機構(gòu):包括了各種交、直流電動機,伺服電動機,步進電動機,氣動調(diào) 節(jié)閥,液壓機構(gòu)等。(4被控對象

40、:被控對象是一種設(shè)備或裝置以及它們的群體,或是一個生產(chǎn)、自 然、社會的生物等等的狀態(tài)轉(zhuǎn)移過程。它可以是線性或非線性的、定?；驎r變的,也 可以是單變量或多變量的、有時滯或沒有時滯的以及有強干擾的多種情況。被控對象缺乏精確數(shù)學模型的情況適宜選擇模糊控制,但具有較精確的數(shù)學模型 的被控對象,也同樣可以采用模糊控制方案。(5傳感器:傳感器是將被控對象或各種過程的被控制量轉(zhuǎn)換為電信號(模擬的 或數(shù)字的的一類裝置。被控制量往往是非電量,如溫度、壓力、流量、濃度、濕度 等。傳感器在模糊控制系統(tǒng)中占有十分重要的地位,它的精度往往直接影響整個控制 系統(tǒng)的精度。因此,在選擇傳感器時,應(yīng)注意選擇精度高且穩(wěn)定性好的傳

41、感器。 3.3.2模糊控制器的設(shè)計方法模糊控制器(Fuzzy Controller,全稱模糊邏輯控制器(Fuzzy Logic Contro ller ,是通過類似語言的控制規(guī)則進行控制的,是一種智能的控制方法,在自動控 制系統(tǒng)中具有舉足輕重的地位。上文中已經(jīng)介紹了模糊控制器的組成結(jié)構(gòu),下面對其設(shè)計方法進行闡述,在設(shè)計 中要注意四個方面的問題:(1選擇合適的輸入、輸出變量。首先,輸入、輸出變量必須是可控可測的,通 常可以調(diào)節(jié)量的誤差、誤差的變化和誤差的二階導數(shù)做為輸入變量,輸出變量選擇控 制量或控制量的變化。其次,要求輸入和輸出量可以通過尺度變換達到合適的論域。 (2 精確量的模糊化。 可模糊

42、化是模糊控制器設(shè)計的首要條件, 模糊化的過程中, 要選擇合適的隸屬度函數(shù),把語言變量的語言值轉(zhuǎn)化成為某適當論域上的模糊集合。 其中,隸屬度函數(shù)由運算的簡易程度及誤差要求多選用三角形、梯形或高斯形函數(shù)。 (3設(shè)計知識庫。 通過一組模糊條件語句構(gòu)成模糊控制規(guī)則, 并計算由模糊控制規(guī) 則決定的模糊關(guān)系,實際上就是構(gòu)造合適的模糊控制算法。踐于其局限性,控制規(guī)則 的設(shè)定多基于專家經(jīng)驗與實際操作過程。(4非模糊化。 把模糊推理的結(jié)論通過適當?shù)姆椒ㄞD(zhuǎn)化為實際可用的精確量, 發(fā)出 指令,對實際過程進行控制。模糊控制器設(shè)計的四個主要方面, 同樣也可以做為模糊控制器設(shè)計四個主要步驟。 其中,模糊化、知識庫設(shè)計、解

43、模糊設(shè)計最為重要。(1精確量的模糊化模糊化的過程就是將精確的測量值轉(zhuǎn)化成模糊子集的過程。維數(shù)的選擇,通常將模糊控制器輸入輸出變量的個數(shù)稱為模糊控制的維數(shù)。理 論上講,控制的精細程度與維數(shù)的高低成正比,維數(shù)越高,控制越精細,控制效果也 會越好, 但維數(shù)和高低同樣也會影響控制規(guī)則的復雜程度, 控制算法實現(xiàn)的難易程度, 當維數(shù)太高時,控制變成難以實現(xiàn),所以,合理的選擇模糊控制的維數(shù)是很重要的, 目前人們多用的設(shè)計為二維模糊控制器。尺度變換,實際的輸入量,其波動范圍與控制要求的論域范圍常常不能一致, 這時就要通過尺度變換將其變換到合適的論域范圍。對于線性的變量可有如下方法, 2(2*max *min

44、*0max min 0x x x k x x x +-+= *min*max min max x x x x k -= (31 *0x -實際輸入量; *max*min , x x 為實際輸入量的變化范圍; max min , x x 為需要 的論域。對于非線性的輸入變量,亦可進行線性的變化,也可對具體問題通過非線性的方 式進行論域變換。模糊化運算, 將輸入空間的觀測映射為輸入論域上的模糊集合。 在控制系統(tǒng)中, 觀測到的數(shù)據(jù)常常是清晰量,由于模糊控制器對數(shù)據(jù)的處理是基于模糊集合的模糊推 理方法,所以對輸入數(shù)據(jù)進行模糊化是必不可少的。如果輸入量是準確的,則通常將其模糊化為模糊單點集合。這種模糊方

45、法只是形 式上將清晰量轉(zhuǎn)變成了模糊量,而實質(zhì)上表示的仍然是準確量。在模糊控制中,當測 量數(shù)據(jù)準確時,采用這樣的模糊化的方法是十分自然的,同時又具有計算簡單、便于 實現(xiàn)的優(yōu)點。如果輸入量數(shù)據(jù)不是準確的,即存在隨機測量噪聲時,此時模糊化運算相當于將 隨機量變換為模糊量,可以通過相應(yīng)的隸屬函數(shù)進行變換。實際應(yīng)用中,存在多種函 數(shù)可供選擇,常用的多為如下三種:三角型:(F 0, , , 0, x a x a a x b b a x c x b x c c b x c (32 高斯型:2( F F x c w e-= (33 鐘型:(F 211F x c =+- (34(2知識庫的設(shè)計知識庫包括數(shù)據(jù)庫和

46、規(guī)則庫。所有輸入輸出變量所對應(yīng)的論域以及這些論域上所 定義的規(guī)則庫中所使用的全部模糊子集的定義都存放在數(shù)據(jù)庫里。數(shù)據(jù)庫還提供模糊 邏輯推理必要的數(shù)據(jù)、模糊化接口和精確化計算接口相關(guān)論域的必要數(shù)據(jù),包含了語 言控制規(guī)則論域的離散化、 量化和正則化以及輸入空間的分區(qū)、 隸屬度函數(shù)的定義等。 規(guī)則庫根據(jù)控制目的和控制策略給出了一套由語言變量描述的通過如專家或自學習產(chǎn) 生的控制規(guī)則集合,在建立控制規(guī)則時,首先要諸如狀態(tài)變量的選擇、規(guī)則類型的選 擇和規(guī)則數(shù)目的確定。模糊控制器設(shè)計的關(guān)鍵在于如何有效在建立知識庫即數(shù)據(jù)庫和規(guī)則庫,決策邏輯 控制實際上是依賴規(guī)則庫來實現(xiàn)的。數(shù)據(jù)庫,模糊邏輯控制中的數(shù)據(jù)庫主要包

47、括量化等級的選擇、量化方式(線性量 化或非線性量化、比例因子和模糊子集的隸屬函數(shù)。在模糊控制規(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。模糊分割就是要 確定對于每個評議變量取值的模糊語言名稱的個數(shù),模糊分割的個數(shù)決定了模糊控制 精細化的程度。一般選用“大、中、小”三個詞匯來表示模糊控制器的輸入輸出變量 的狀態(tài),加上正、負兩個方向并考慮零狀態(tài),共有七個詞匯。在模糊控制中,常使用 如下語言名稱:負大(NB 、負中(NM 、負小 (NS、零 (ZO

48、、正小 (PS、正中 (PM、 正大 (PB等。如圖 3.2、 3.3所示,某變量設(shè)經(jīng)尺度變換后論域均為 -1, 1,隸屬函數(shù) 的形狀為高斯形,當分割較粗,僅分為負(N 、零(Z 、正(P 三個模糊集合,其 控制的精細程度如圖 3.2所示。當分割較細, 分為負大(NB 、 負中 (NM 、負小 (NS、零 (ZO、 正小 (PS、 正中 (PM、 正大 (PB七個部分時, 其控制的精細程度如圖 3.3 所示。 圖 3.2 分割數(shù)為 3的模糊集合 圖 3.3 分割數(shù)為 7的模糊集合模糊分割的個數(shù)決定了最大可能的模糊規(guī)則的個數(shù)。當論域離散且元素個數(shù)有限時,模糊集合的隸屬函數(shù)可以用向量或表格的形式來

49、 表示。當論域連續(xù)時,隸屬度常常用三角形、梯形、高斯型函數(shù)等。規(guī)則庫,模糊控制系統(tǒng)是用一系列基于專家知識的語言來描述的,專家知識常采 用“ IF.THEN. ”的規(guī)則形式,而這樣的規(guī)則很容易通過模糊條件語句描述的模糊 邏輯推理來實現(xiàn)。用一系列模糊條件描述的模糊控制規(guī)則就構(gòu)成模糊控制規(guī)則庫。與 模糊控制規(guī)則相關(guān)的主要有過程狀態(tài)輸入變量和控制輸出變量的選擇、模糊控制規(guī)則 的建立和模糊控制輸出變量的選擇、模糊控制規(guī)則的建立。過程狀態(tài)輸入變量和控制輸出變量的選擇用語言方式來定義模糊控制規(guī)則比用數(shù)學方式更容易。過程狀態(tài)變量和控制變量的正確選擇對模糊控制系統(tǒng)的控制性能是至關(guān)重要的。而語言變量的選擇模糊控制

50、器 有實質(zhì)性的影響。典型的模糊邏輯控制器的語言變量取系統(tǒng)的狀態(tài)、系統(tǒng)誤差、誤差 變化等。模糊控制規(guī)則的建立目前模糊規(guī)則庫的建立大致有四種方法。基于模糊模型的控制這種方法是基于對物理過程的模糊化數(shù)學表示, 并由一組語言規(guī)則來描述此過程, 它們的適應(yīng)度由距離測量來決定?；谀：Ｐ偷目刂埔?guī)則庫建立健全有很多方法, 從理論上來說,這些方法都具有好的性能和較小的計算量。1988年, Sugeno 和 Kang 提出了基于模糊模型的規(guī)則庫方法。假設(shè)模糊系統(tǒng)辨識模型可以用參數(shù)形式的規(guī)則來描述,即IF R i : 1s is i S 1 AND 2s is i S 2AND . p s is ip S TH

51、EN p ip i i i s a s a a v +=. 110 i=1,2,.,N其中, ij S 是模糊語言值, i s 是一個輸入變量, i v 是輸出變量,系數(shù)集 ij a 是待辨識的參數(shù)。模型的辨識分兩步。即結(jié)構(gòu)參數(shù)(N , p 的辨識和系數(shù) ij S , ij a 的確定。如果模型已知,則對于一組給定輸入 00201,., , p s s s ,最終輸出 0v 可以通過對第一條規(guī)則推理輸出 i v 的加權(quán)平均得到=N i iN i i i wv w v 110 (35 權(quán)系數(shù) i w 表示對于給定輸入的第 i 條模糊推理規(guī)則的可信度,其計算公式為(01j pj ij is s w

52、 =,即 p 個輸入變量隸屬于第 i 個對應(yīng)的模糊信函數(shù)中最小的隸屬度值。 模糊規(guī)則 i R 必須是完整的,且覆蓋輸入空間 p s s s ,., , 21的全部模糊分區(qū)。盡管模糊推理方程式是線性的,但它們能表示高度非線性的輸入輸出函數(shù)關(guān)系。 通過定義正則化權(quán)系數(shù)=N k kii ww 1 i=1, 2, .,N (36 則可將方程式(3.5的推理輸出化為給定輸入的線性組合(. ( (.(. ( (.(. ( (0011000110011011111100p N N p N N N N p i ip i i i i p ps a s a a s a s a a s a s a a v += (

53、37待定系數(shù) ij a 可通過最小乘法計算等到。依據(jù)以上思路,對控制對象進行觀察并悼念輸入和控制的樣本數(shù)據(jù) v s s s p , ,., , 21,利用方程式(3.7計算出待定系數(shù) ij a 后即可建立模糊推理規(guī)則。專家經(jīng)驗法專家經(jīng)驗法既是自然的方法又是主觀性較強的方法。這里的專家經(jīng)驗法是通過對 專家控制經(jīng)驗的咨詢形成控制規(guī)則庫。 由于模糊控制的規(guī)則 是通過語言條件語句來模 擬人類的控制形為,且它的條件語句與專家的控制特性直接相關(guān),因此這種方法是很 自然的。與傳統(tǒng)的專家系統(tǒng)相比,基于專家經(jīng)驗法構(gòu)成的模糊控制規(guī)則器需要一些內(nèi) 涵的和客觀的準則。觀察法對于眾多復雜的工業(yè)過程要通過對輸入輸出的測量

54、建立量化的數(shù)學模型是很困難 的,然而,人類卻能夠?qū)Υ祟愊到y(tǒng)進行有效的控制。試圖通過觀察人類控制行為并將 其控制思想提煉出一套基于模糊條件語言的控制規(guī)則從而建立模糊規(guī)則庫的途徑就是 觀測法的基本思路。自組織法眾所周知,但能對復雜系統(tǒng)產(chǎn)生模糊控制規(guī)則,而且還能夠隨著環(huán)境的變化或經(jīng) 驗的豐富更新原有的控制規(guī)則以獲得更佳的控制效果。自組織模糊控制器就是這樣一 類模糊控制器,它能夠在沒有先驗的情況下通過對觀察系統(tǒng)的輸入輸出關(guān)系建立控制 規(guī)則庫。與所有學習系統(tǒng)一樣,自組織模糊控制器也需要一個學習性能指標來保證學 習的收斂性。(3精確化過程模糊推理得到的是一個模糊集合,它反應(yīng)了控制語言不同取值的一種組合。而被 控對象只能接受一個確定的控制量,因此必須將模糊量再轉(zhuǎn)換成精確量,作為控制器 的輸出。非模糊化運算,又稱去模糊化、清晰化運算等,常用的方法有以下三種:最大隸屬度函數(shù)法:在取所有規(guī)則推理結(jié)果的模糊集合中隸屬度最大的那個元 素作為輸出值。即(max 0v v v = V v 如果在輸出論域 V 中, 其最大隸屬度函數(shù)對應(yīng)的輸出值多于一個時, 簡單的方法是 取所有具有最大隸屬度輸出的平均,即=Jj j v J v 101 (max v v v V v j = |v J = (38J 為具有最大隸屬度輸出的總數(shù)。最大隸屬度函數(shù)法不考慮輸出隸屬度函數(shù)的形