模糊控制是什么意思

利用模糊數(shù)學(xué)的基本思想和理論的控制方法。在傳統(tǒng)的控制領(lǐng)域里，控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模式的精確與否是影響控制優(yōu)劣的最主要關(guān)鍵。系統(tǒng)動(dòng)態(tài)的信息越詳細(xì)，則越能達(dá)到精確控制的目的。然而，對(duì)于復(fù)雜的系統(tǒng)，由于變量太多，往往難以正確的描述系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)，于是工程師便利用各種方法來簡(jiǎn)化系統(tǒng)動(dòng)態(tài)，以達(dá)成控制的目的，但卻不盡理想。換言之，傳統(tǒng)的控制理論對(duì)于明確系統(tǒng)有強(qiáng)而有力的控制能力，但對(duì)于過于復(fù)雜或難以精確描述的系統(tǒng)，則顯得無能為力了。因此便嘗試著以模糊數(shù)學(xué)來處理這些控制問題。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)直線電機(jī)運(yùn)動(dòng)的高精度控制，系統(tǒng)采用全閉環(huán)的控制策略，但在系統(tǒng)的速度環(huán)控制中，因?yàn)樨?fù)載直接作用在電機(jī)而產(chǎn)生的擾動(dòng)，如果僅采用 PID 控制，則很難滿足系統(tǒng)的快速響應(yīng)需求。

由于模糊控制技術(shù)具有適用范圍廣、對(duì)時(shí)變負(fù)載具有一定的魯棒性的特點(diǎn)，而直線電機(jī)伺服控制系統(tǒng)又是一種要求要具有快速響應(yīng)性并能夠在極短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)的系統(tǒng)，所以本文考慮在速度環(huán)設(shè)計(jì)了PID模糊控制器，利用模糊控制器對(duì)電機(jī)的速度進(jìn)行控制，并同電流環(huán)和位置環(huán)的經(jīng)典控制策略一起來實(shí)現(xiàn)對(duì)直線電機(jī)的精確控制。模糊控制器包括四部分：(1)模糊化。主要作用是選定模糊控制器的輸入量，并將其轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)可識(shí)別的模糊量，具體包含以下三步：

第一，對(duì)輸入量進(jìn)行滿足模糊控制需求的處理;

第二，對(duì)輸入量進(jìn)行尺度變換;第三，確定各輸入量的模糊語言取值和相應(yīng)的隸屬度函數(shù)。(2)規(guī)則庫。根據(jù)人類專家的經(jīng)驗(yàn)建立模糊規(guī)則庫。模糊規(guī)則庫包含眾多控制規(guī)則，是從實(shí)際控制經(jīng)驗(yàn)過渡到模糊控制器的關(guān)鍵步驟。(3)模糊推理。主要實(shí)現(xiàn)基于知識(shí)的推理決策。(4)解模糊。主要作用是將推理得到的控制量轉(zhuǎn)化為控制輸出。3.2 速度環(huán)模糊控制器設(shè)計(jì)首先，將速度誤差E和偏差變化率 ΔE都進(jìn)行模糊量化處理，將量化后的數(shù)據(jù)作為模糊控制器的兩個(gè)輸入;然后，根據(jù)模糊規(guī)則進(jìn)行模糊推理，并將推理后的模糊值解模糊化后再乘以比例因子轉(zhuǎn)換為ΔKp、ΔKi、ΔKd;

第三，將步驟2得到的值與原值做加運(yùn)算得到最新的一組 PID 值;最后，根據(jù)新的PID值求得控制程度u (t)，完成控制任務(wù)。一般控制系統(tǒng)的架構(gòu)包含了五個(gè)主要部分，即:定義變量、模糊化、知識(shí)庫、邏輯判斷及反模糊化，下文將對(duì)每一部分做簡(jiǎn)單的說明：

定義變量也就是決定程序被觀察的狀況及考慮控制的動(dòng)作，例如在一般控制問題上，輸入變量有輸出誤差E與輸出誤差變化率EC，而模糊控制還將控制變量作為下一個(gè)狀態(tài)的輸入U(xiǎn)。其中E、EC、U統(tǒng)稱為模糊變量。

模糊化將輸入值以適當(dāng)?shù)谋壤D(zhuǎn)換到論域的數(shù)值，利用口語化變量來描述測(cè)量物理量的過程，根據(jù)適合的語言值(linguistic value)求該值相對(duì)的隸屬度，此口語化變量稱為模糊子集合(fuzzy subsets)。

知識(shí)庫包括數(shù)據(jù)庫(data base)與規(guī)則庫(rule base)兩部分，其中數(shù)據(jù)庫提供處理模糊數(shù)據(jù)的相關(guān)定義;而規(guī)則庫則藉由一群語言控制規(guī)則描述控制目標(biāo)和策略。

邏輯判斷模仿人類下判斷時(shí)的模糊概念，運(yùn)用模糊邏輯和模糊推論法進(jìn)行推論，得到模糊控制訊號(hào)。該部分是模糊控制器的精髓所在。

解模糊化解模糊化(defuzzify)：將推論所得到的模糊值轉(zhuǎn)換為明確的控制訊號(hào)，做為系統(tǒng)的輸入值。