摘 要：模糊控制理论具有许多传统控制方法所无法比拟的优点，近年来被越来越广泛地应用在各个方面。本文主要介绍了一种温度模糊控制器的基本设计思想，并说明了整个系统的工作原理。
关键词：模糊控制；隶属度函数；隶属关系；模糊集；模糊逻辑
模糊控制理论是在模糊集合论的数学基础上发展起来的，是一种以模糊集合论、模糊语言变量以及模糊逻辑推理为数学基础的新型计算机控制方法，具有许多传统控制方法无法与之比拟的优点。
对于温度控制系统而言，温度t是通过控制加热装置的供电电压u来控制的。工艺要求温度应控制在温度给定值tg附近，考虑到温度有非线性、时变性以及室温、工作条件等的不良扰动因素，且温度控制通常要求具有快速、无超调的响应特性，用常规的PID调节器很难满足这些要求，因此，可将温度控制器设计成模糊控制器。
1系统的工作原理
本次所设计的模糊温度控制器要求是一个恒值控制系统，为了取得比较理想的控制效果，采用了二维模糊控制器。以误差E以及误差的变化率EC作为模糊控制器的2个输入变量，以温度t作为被控量。
模糊控制系统的方框图如图1所示。
2 模糊控制器的设计
2．1 输入变量及控制量的论域
将温度偏差E的论域分为14档：
｛－6－5－4－3－2－1-0＋0＋1＋2＋3＋4＋5＋6｝
选择误差变量E的模糊子集为：
｛PB，PM，PS，PO，NO，NS，NM，NB｝
将温度偏差变化率EC的论域分为13档：
｛－6－5－4－3－2－1＋0＋1＋2＋3＋4＋5＋6｝
选择误差变量EC的模糊子集为：
｛PB，PM，PS，O，NS，NM，NB｝
将控制量U的论域分为15档：
｛－7－6－5－4－3－2－1＋0＋1＋2＋3＋4＋5＋6＋7｝
选择控制量U的模糊子集为：
｛PB，PM，PS，O，NS，NM，NB｝
2．2 控制规则
一个缺乏精确数学模型的被控对象，很难用现有的控制理论来处理，而应用模糊控制理论，可以把有经验的操作人员的工作经验，总结成一些控制规则，再把这些控制规则写成一些模糊条件语句，从而构成了理想的控制器。
制定的控制规则如表1所示。
2．3 Matlab软件实现模糊关系及模糊控制响应表的计算
设计利用了合成推理法中的Maindani法，并利用Matlab作为编程语言，通过编程计算出模糊关系矩阵。
设温度控制系统的控制规则格式为：
设计利用间接法制造控制表，这种方法的特点是首先求出模糊关系R，再根据输入的偏差和偏差变化率，利用合成推理方法求出模糊输出量。最后经过非模糊化可把模糊量转换为精确量即可得到控制表。
3 结 论
由于模糊控制器的设计思想是模拟人脑的思考过程，在设计过程中，对实践经验的依赖性很大，需结合实际经验，选取控制量，设计控制规则。所选取的控制量和控制规则的效果如何，必须编制大量的程序进行仿真分析或者等到控制器设计完成以后通过实验观察验证。本次采用模糊控制工具箱和Simulink仿真软件，进行模糊控制器的设计和动态仿真。通过系统防真，表明了所设计的模糊控制器性能良好。 |
