模糊半主動(dòng)控制發(fā)展歷史

• 1983年Hrovat研究了土木工程結(jié)構(gòu)的半主動(dòng)控制問(wèn)題，提出了半主動(dòng)控制系統(tǒng)盡可能實(shí)現(xiàn)主動(dòng)最優(yōu)控制力的規(guī)則。

• 1990年Kobori等人提出了半主動(dòng)變剛度控制的概念，研制了半主動(dòng)變剛度控制系統(tǒng)，并提出了半主動(dòng)變剛度控制算法。

• 1990年日本Kajima研究所的三層鋼結(jié)構(gòu)辦公樓首次應(yīng)用了半主動(dòng)變剛度控制系統(tǒng)，經(jīng)歷了實(shí)際中的中小地震作用，顯示出了很好的控制效果。我國(guó)劉季、李敏霞和歐進(jìn)萍等人在稍晚一些時(shí)期也進(jìn)行了半主動(dòng)變剛度控制的研究工作，研制開發(fā)了足尺半主動(dòng)變剛度控制裝置。

• 1992年Kawashima,Mizuno和Shinozuka等人同時(shí)提出了結(jié)構(gòu)半主動(dòng)變阻尼控制系統(tǒng)，并分別研究了建筑結(jié)構(gòu)和橋梁結(jié)構(gòu)半主動(dòng)變阻尼控制的分析方法和控制效果，1997年美國(guó)首次應(yīng)用主動(dòng)變阻尼控制裝置控制高速公路I-35連續(xù)梁鋼橋重載車輛引起的振動(dòng)，顯示了很好的控制效果。

• 1998年日本應(yīng)用半主動(dòng)變阻尼控制的建成Kajima Shizuoka建筑，在實(shí)際小地震作用下顯示了良好的控制效果。我國(guó)孫作玉(1998)和李惠(2002)等人研究了建筑結(jié)構(gòu)半主動(dòng)變阻尼控制方法，研制開發(fā)了半主動(dòng)變阻尼控制裝置。

• 1995年，美國(guó)Lord公司在第五屆電磁流變體國(guó)際會(huì)議上展示了幾種具有高性能參數(shù)的電流變液和磁流變液阻尼器，從而掀起了磁流變液及其裝置的研究熱潮。

• 1996年以來(lái)，Spencer等人研究了磁流變阻尼器的地震反應(yīng)控制、結(jié)構(gòu)磁流變阻尼隔震和斜拉索的磁流變阻尼風(fēng)振控制。Dyke (1996)等人試驗(yàn)研究了一座三層框架地震反應(yīng)的磁流變阻尼控制效果，結(jié)果表明:半主動(dòng)磁流變阻尼控制接近于主動(dòng)控制效果，而且總是穩(wěn)定的。

• 2001年日本東京國(guó)家新興科技博物館首次將磁流變阻尼器應(yīng)用于地震反應(yīng)控制。

• 2001年我國(guó)岳陽(yáng)洞庭湖多塔斜拉橋首次安裝美國(guó)Lord公司生產(chǎn)磁流變阻尼器控制斜拉索風(fēng)雨激勵(lì)的振動(dòng)401。哈爾濱工業(yè)大學(xué)的歐進(jìn)萍、李慧(2003)等人將自行研制開發(fā)的磁流變阻尼器用于山東濱州黃河大橋20根斜拉索的風(fēng)雨激振。

Zadeh創(chuàng)立的模糊數(shù)學(xué)，對(duì)不明確系統(tǒng)的控制有極大的貢獻(xiàn)，自七十年代以后，一些實(shí)用的模糊控制器的相繼出現(xiàn)，使得我們?cè)诳刂祁I(lǐng)域中又向前邁進(jìn)了一大步，下面本文將對(duì)模糊控制理論做一番淺介。

模糊邏輯控制(Fuzzy Logic Control)簡(jiǎn)稱模糊控制(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)數(shù)字控制技術(shù)。1965年，美國(guó)的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首次根據(jù)模糊控制語(yǔ)句組成模糊控制器，并將它應(yīng)用于鍋爐和蒸汽機(jī)的控制，獲得了實(shí)驗(yàn)室的成功。這一開拓性的工作標(biāo)志著模糊控制論的誕生。

模糊控制實(shí)質(zhì)上是一種非線性控制，從屬于智能控制的范疇。模糊控制的一大特點(diǎn)是既有系統(tǒng)化的理論，又有大量的實(shí)際應(yīng)用背景。模糊控制的發(fā)展最初在西方遇到了較大的阻力；然而在東方尤其是日本，得到了迅速而廣泛的推廣應(yīng)用。近20多年來(lái)，模糊控制不論在理論上還是技術(shù)上都有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，成為自動(dòng)控制領(lǐng)域一個(gè)非?；钴S而又碩果累累的分支。其典型應(yīng)用涉及生產(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；在專用系統(tǒng)和其它方面有地鐵靠站停車、汽車駕駛、電梯、自動(dòng)扶梯、蒸汽引擎以及機(jī)器人的模糊控制。

半主動(dòng)控制屬于參數(shù)控制，控制過(guò)程依賴于結(jié)構(gòu)反應(yīng)及外部激勵(lì)信息，通過(guò)少量能量而實(shí)時(shí)改變結(jié)構(gòu)的剛度或阻尼等參數(shù)來(lái)減少結(jié)構(gòu)的反應(yīng)。半主動(dòng)控制不需要大鼓外部能源的輸入來(lái)直接提供控制力，只是實(shí)施控制力的作動(dòng)器需要少量的能量調(diào)節(jié)以便使其主動(dòng)地利用結(jié)構(gòu)振動(dòng)的往復(fù)相對(duì)變形或速度，盡可能地實(shí)現(xiàn)主動(dòng)最優(yōu)控制力。由于半主動(dòng)控制兼具上動(dòng)控制優(yōu)良的控制效果和被動(dòng)控制簡(jiǎn)單易行的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)克服了主動(dòng)控制需要大最能量供給和被動(dòng)控制調(diào)諧范圍窄的缺點(diǎn)，因此，半主動(dòng)控制具有較大的研究和應(yīng)用開發(fā)價(jià)值，是當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。

常見(jiàn)的半主動(dòng)控制系統(tǒng)有主動(dòng)調(diào)諧參數(shù)質(zhì)量阻尼系統(tǒng)(ATMD)、可變剛度系統(tǒng)(AVS)、可變阻尼系統(tǒng)(AVD)，變剛度變阻尼系統(tǒng)(AVSD)等。

AVS系統(tǒng)的控制方式是通過(guò)由計(jì)算機(jī)控制的快速反應(yīng)鎖定裝置來(lái)控制和改變系統(tǒng)的剛度，以此避開共振的影響，從而降低結(jié)構(gòu)的反應(yīng)。由于半主動(dòng)控制裝里只能增加結(jié)構(gòu)的剛度，對(duì)于剛度己經(jīng)很大的土木工程結(jié)構(gòu)而言，為了能有效減小結(jié)構(gòu)的動(dòng)力反應(yīng)就要求半主動(dòng)變剛度系統(tǒng)的可變剛度比較大，這無(wú)疑使半主動(dòng)變剛度系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用帶來(lái)了比較大的困難，換言之，半主動(dòng)變剛度系統(tǒng)用于控制柔性結(jié)構(gòu)的動(dòng)力反應(yīng)更加有效。

AVD系統(tǒng)是通過(guò)主動(dòng)調(diào)節(jié)半主動(dòng)變阻尼控制裝置的阻尼力，使其等于或接近主動(dòng)最優(yōu)控制力，從而達(dá)到與主動(dòng)控制接近的減震效果.半主動(dòng)變阻尼控制裝里可以連續(xù)改變阻尼力，具有控制寬頻帶激勵(lì)振動(dòng)的能力，包括半主動(dòng)粘滯變阻尼器、半主動(dòng)磁流變阻尼器、半主動(dòng)電流變阻尼器、半主動(dòng)壓電變摩擦阻尼器等。

半主動(dòng)變阻尼控制裝置一般只能實(shí)現(xiàn)與速度有關(guān)的控制力，而不能像主動(dòng)控制作動(dòng)器那樣能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)與位移和速度有關(guān)的控制力，也正是這種限制使得半主動(dòng)變阻尼控制總是穩(wěn)定的。半主動(dòng)變阻尼控制裝置的最大阻尼力可以借助主動(dòng)控制理論，預(yù)先確定主動(dòng)最優(yōu)控制力和控制效果，然后設(shè)計(jì)變阻尼裝置的最大阻尼力等于相應(yīng)的最大主動(dòng)最優(yōu)控制力。這樣設(shè)計(jì)的半主動(dòng)變阻尼裝置在多大程度上可以實(shí)現(xiàn)主動(dòng)最優(yōu)控制力，從而在多大程度上接近主動(dòng)最優(yōu)控制的效果，取決于主動(dòng)最優(yōu)控制力時(shí)程有多大的比例與作動(dòng)器所在結(jié)構(gòu)層的層間速度相反。

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(lái)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(guò)于復(fù)雜或難以精確描述的系統(tǒng)，則顯得無(wú)能為力了。因此便嘗試著以模糊數(shù)學(xué)來(lái)處理這些控制問(wèn)題。

“模糊”是人類感知萬(wàn)物，獲取知識(shí)，思維推理，決策實(shí)施的重要特征?！澳：北取扒逦彼鶕碛械男畔⑷萘扛?，內(nèi)涵更豐富，更符合客觀世界。

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(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)直線電機(jī)的精確控制。

模糊半主動(dòng)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(yǔ)言取值和相應(yīng)的隸屬度函數(shù)。

(2)規(guī)則庫(kù)。根據(jù)人類專家的經(jīng)驗(yàn)建立模糊規(guī)則庫(kù)。模糊規(guī)則庫(kù)包含眾多控制規(guī)則，是從實(shí)際控制經(jīng)驗(yàn)過(guò)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。

模糊半主動(dòng)控制變量選擇

選擇的控制變量要具有系統(tǒng)特性?？刂谱兞窟x擇是否正確，對(duì)系統(tǒng)的性能將有很大的影響。例如做位置控制時(shí)，系統(tǒng)輸出與設(shè)定值的誤差量就可以當(dāng)做模糊控制器的輸入變量。一般而言，可選用系統(tǒng)輸出、輸出變化量、輸出誤差、輸出誤差變化量及輸出誤差量總和等，作為模糊控制器的語(yǔ)言變量，具體如何選擇還有賴于工程師對(duì)于系統(tǒng)的了解及其專業(yè)知識(shí)。因此，經(jīng)驗(yàn)和工程知識(shí)在選擇控制變量時(shí)扮演著相當(dāng)重要的角色。

模糊半主動(dòng)控制論域分割

控制變量確定之后，接下來(lái)就是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)寫出控制規(guī)則。在做成模糊控制規(guī)則之前，首先必需對(duì)模糊控制器的輸入和輸出變量空間做模糊分割。例如輸入空間只有單一變量時(shí)，可以用三個(gè)或五個(gè)模糊集合對(duì)空間做模糊分割，劃分成三個(gè)或五個(gè)區(qū)域。輸入空間為二元變量時(shí)，采用四條模糊控制規(guī)則，可以將空間分成四個(gè)區(qū)域。模糊分割即將部分空間表示為模糊狀態(tài)，斜線部分即為對(duì)明確的領(lǐng)域。

模糊分割時(shí)各領(lǐng)域間的重疊的程度影響控制的性能；一般而言，模集合重疊的程度并沒(méi)有明確的決定方法，大都依靠模擬和實(shí)驗(yàn)的調(diào)整決定分割方式，不過(guò)有些報(bào)告提出大約1/3~1/2最為理想。重疊部份的大小意味著模糊控制規(guī)則間模糊的程度，因此模糊分割是模糊控制的重要特征。

控制規(guī)則是模糊半主動(dòng)控制器的核心，它的正確與否直接影響到控制器的性能，其數(shù)目的多寡也是衡量控制器性能的一個(gè)重要因素，下面對(duì)控制規(guī)則做進(jìn)一步的探討。

模糊半主動(dòng)控制規(guī)則來(lái)源

模糊控制規(guī)則的取得方式：

（1） 專家的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)

模糊控制也稱為控制系統(tǒng)中的專家系統(tǒng)，專家的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)在其設(shè)計(jì)上有余力的線索。人類在日常生活常中判斷事情，使用語(yǔ)言定性分析多于數(shù)值定量分析；而模糊控制規(guī)則提供了一個(gè)描述人類的行為及決策分析的自然架構(gòu)；專家的知識(shí)通?？捎胕f….then的型式來(lái)表述。

藉由詢問(wèn)經(jīng)驗(yàn)豐富的專家，獲得系統(tǒng)的知識(shí)，并將知識(shí)改為if….then的型式，如此便可構(gòu)成模糊控制規(guī)則。除此之外，為了獲得最佳的系統(tǒng)性能，常還需要多次使用試誤法，以修正模糊控制規(guī)則。

（2） 操作員的操作模式

現(xiàn)在流行的專家系統(tǒng)，其想法只考慮知識(shí)的獲得。專家可以巧妙地操作復(fù)雜的控制對(duì)象，但要將專家的訣竅加以邏輯化并不容易，這就需要在控制上考慮技巧的獲得。許多工業(yè)系統(tǒng)無(wú)法以一般的控制理論做正確的控制，但是熟練的操作人員在沒(méi)有數(shù)學(xué)模式下，卻能夠成功地控制這些系統(tǒng)：這啟發(fā)我們記錄操作員的操作模式，并將其整理為if….then的型式，可構(gòu)成一組控制規(guī)則。

（3） 學(xué)習(xí)

為了改善模糊控制器的性能，必須讓它有自我學(xué)習(xí)或自我組織的能力，使模糊控制器能夠根據(jù)設(shè)定的目標(biāo)，增加或修改模糊控制規(guī)則。

模糊半主動(dòng)控制規(guī)則型式

模糊控制規(guī)則的形式主要可分為二種：

（1） 狀態(tài)評(píng)估模糊控制規(guī)則

狀態(tài)評(píng)估（state evaluation）模糊控制規(guī)則類似人類的直覺(jué)思考，它被大多數(shù)的模糊控制器所使用，其型式如下：

Ri：if x1 is Ai1 and x2 is Ai2 …. and xn is Ain

then y is Ci

其中x1,x2,…….,xn及y為語(yǔ)言變量或稱為模糊變量，代表系統(tǒng)的態(tài)變量和控制變量；Ai1,Ai2,….,Ain及Ci為語(yǔ)言值，代表論域中的模糊集合。該形式還有另一種表示法，是將后件部改為系統(tǒng)狀態(tài)變量的函數(shù)，其形式如下：

Ri：if x1 is Ai1 and x2 is Ai2 …. and xn is Ain

then y=f1(x1,x2,…….,xn)

(2)目標(biāo)評(píng)估模糊控制規(guī)則

目標(biāo)評(píng)估（object evaluation）模糊控制規(guī)則能夠評(píng)估控制目標(biāo)，并且預(yù)測(cè)未來(lái)控制信號(hào)，其形式如下：

Ri：if(U is Ci→(x is A1 and y is B1))then U is Ci

模糊半主動(dòng)控制規(guī)則流程

實(shí)際應(yīng)用模糊控制時(shí)，最初的問(wèn)題是控制器的設(shè)計(jì)，即如何設(shè)計(jì)模糊控制法則。到目前為止模糊控制還沒(méi)能像傳統(tǒng)的控制理論一樣，借由一套發(fā)展完整的理論推導(dǎo)來(lái)設(shè)計(jì)。下面簡(jiǎn)單介紹一下其設(shè)計(jì)概念：

圖3.4所示為單輸入和單輸出的定值控制時(shí)間響應(yīng)圖，若使用狀態(tài)評(píng)估模糊控制規(guī)則的形式，前件部變量為輸出的誤差E和在一個(gè)取樣周期內(nèi)E的變化量CE，后件部變量為控制器輸出量U的變化量CU。則誤差、誤差變化量及控制輸出變化量的表示為：

其中E表誤差，R表設(shè)定值，Y表系統(tǒng)輸出，U表控制輸出，下標(biāo)n表在時(shí)刻n時(shí)的狀態(tài)。由此可知，誤差變化量CE是隨輸出Y的斜率的符號(hào)變號(hào)，當(dāng)輸出上升時(shí)，CE<0, 下降時(shí)CE>0。

本文所設(shè)計(jì)的模糊控制器之輸出輸入關(guān)系為：

E,CE→CU

在一般控制的計(jì)算法上稱為速度型，這是由于其輸出為U對(duì)時(shí)間的微分，相當(dāng)于速度的CU。在構(gòu)造上也可采用以U為后件部變量的位置型，但前件部變量必需改用E的積分值。

由于由E與CE推論CU的構(gòu)造中，CU與E的關(guān)系恰巧相當(dāng)于積分關(guān)系U(t)=Ki∫E(t)dt，而CU與CE的關(guān)系相當(dāng)于比例關(guān)系U(t)=KpE(t)的緣故，所以又稱為Fuzzy PI控制。

設(shè)計(jì)模糊控制規(guī)則時(shí)，是在所設(shè)想對(duì)控制對(duì)象各階段的反應(yīng)，記述采取哪一種控制比較好；首先選擇各階段的特征點(diǎn)，記錄在模糊控制規(guī)則的前件部，然后思考在該點(diǎn)采取的動(dòng)作，記錄在模糊控制規(guī)則的后件部。例如，在第一循環(huán)之a(chǎn)1點(diǎn)附近，誤差為正且大，但誤差變化量幾乎是零，可以記為“E is PB and CE is ZO”在此點(diǎn)附近需要很大的控制輸出，記為”CU is PB”;同樣地，對(duì)于b1點(diǎn)、c1點(diǎn)、d1點(diǎn)等的附近，可分別得到如下的控制規(guī)則：

a1：If E is PB and CE is ZO then CU is PB

b1：If E is ZO and CE is NB then XU is NB

c1：If E is NB and CE is ZO then CU is NB

d1：If E is ZO and CE is PB then CU is PB

在第二循環(huán)之a(chǎn)2，b2等之附近，其E和CE的絕對(duì)值比a1，b1點(diǎn)中之值相對(duì)減少，所以其CU值相對(duì)地也較小，其控制規(guī)則如下：

a2：If E is PM and CE is ZO then CU is PM

b2：If E is ZO and CE is NM then CU is NM

表為依上述程序所構(gòu)成的13條控制規(guī)則，其中縱列為E值，橫列為CE值，表中所列之值為控制輸出變化量CU值。由表可知規(guī)則數(shù)最多可為49條，此表只使用了其中13條控制規(guī)則，設(shè)計(jì)者可依實(shí)際需要自行加減規(guī)則之?dāng)?shù)量，如19條、31條等等，以改系統(tǒng)之響應(yīng)。

• 簡(jiǎn)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，特別適用于非線性、時(shí)變、滯后、模型不完全系統(tǒng)的控制。

• 不依賴于被控對(duì)象的精確數(shù)學(xué)模型。

• 利用控制法則來(lái)描述系統(tǒng)變量間的關(guān)系。

• 不用數(shù)值而用語(yǔ)言式的模糊變量來(lái)描述系統(tǒng)，模糊控制器不必對(duì)被控制對(duì)象建立完整的數(shù)學(xué)模式。

• 模糊控制器是一語(yǔ)言控制器，便于操作人員使用自然語(yǔ)言進(jìn)行人機(jī)對(duì)話。

• 模糊控制器是一種容易控制、掌握的較理想的非線性控制器，具有較佳的魯棒性(Robustness)、適應(yīng)性及較佳的容錯(cuò)性(Fault Tolerance)。

模糊半主動(dòng)控制方法結(jié)合了被動(dòng)控制結(jié)構(gòu)和主動(dòng)控制結(jié)構(gòu)和模糊控制結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，能夠根據(jù)結(jié)構(gòu)的反應(yīng)和外界的干擾動(dòng)態(tài)地控制結(jié)構(gòu)，卻只需要可由電池提供的能量就能操作控制設(shè)施，避免了主動(dòng)控制在大地震來(lái)臨時(shí)無(wú)法得到能量支持的缺點(diǎn)。此外，半主動(dòng)控制所需要的控制設(shè)施經(jīng)濟(jì)、可靠、對(duì)維護(hù)的要求不高，是目前最能接受的土木工程結(jié)構(gòu)減震控制方法。

1.模糊半主動(dòng)控制的設(shè)計(jì)尚缺乏系統(tǒng)性，這對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)的控制是難以奏效的。難以建立一套系統(tǒng)的模糊控制理論，以解決模糊控制的機(jī)理、穩(wěn)定性分析、系統(tǒng)化設(shè)計(jì)方法等一系列問(wèn)題；

2.如何獲得模糊規(guī)則及隸屬函數(shù)即系統(tǒng)的設(shè)計(jì)辦法，完全憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行；

3.信息簡(jiǎn)單的模糊處理將導(dǎo)致系統(tǒng)的控制精度降低和動(dòng)態(tài)品質(zhì)變差。若要提高精度就必然增加量化級(jí)數(shù)，導(dǎo)致規(guī)則搜索范圍擴(kuò)大，降低決策速度，甚至不能進(jìn)行實(shí)時(shí)控制；

4.如何保證模糊控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性即如何解決模糊控制中關(guān)于穩(wěn)定性和魯棒性問(wèn)題還有待解決。2100433B

模糊控制理論發(fā)展至今，模糊推論的方法大致可分為三種，第一種推論法是依據(jù)模糊關(guān)系的合成法則，第二種推論法是根據(jù)模糊邏輯的推論法簡(jiǎn)化而成，第三種推論法和第一種相類似，只是其后件部分改由一般的線性式組成的。模糊推論大都采三段論法，可表示如下：

條件命題：If x is A then y is B

事　實(shí)：x is A

結(jié)　論：y is B

表示法中的條件命題相當(dāng)于模糊控制中的模糊控制規(guī)則，前件部和后件部的關(guān)系，可以用模糊關(guān)系式來(lái)表達(dá)；至于推論演算，則是將模糊關(guān)系和模糊集合A進(jìn)行合成演算，得到模糊集合B。

若前件部分含有多個(gè)命題時(shí)，則可表示如下：

條件命題：If x1 is A1 …. and xn is An

then y is B

事　實(shí)：x is A1 and ….and xn is A’n

結(jié)　論：y is B

工程師們對(duì)模糊邏輯的了解已經(jīng)超過(guò)35年。模糊控制的魅力在于小規(guī)模的微型控制器，因?yàn)檫@一技術(shù)比常規(guī)的PID要求較少的計(jì)算冪和更少的操作存儲(chǔ)量。

模糊控制的基本形式可模擬人工控制過(guò)程。根據(jù)瞬時(shí)溫度背離設(shè)定值（調(diào)節(jié)誤差，e(n)）的程度和溫度改變的速率（或調(diào)節(jié)誤差的背離，(e(n))，人工調(diào)整應(yīng)用于加熱成分的冪。整個(gè)過(guò)程由系統(tǒng)的物理或數(shù)學(xué)性質(zhì)決定。溫度的背離和溫度的改變速率是高？是低？還是中等？模糊控制以同樣的過(guò)程變量狀態(tài)運(yùn)行。

模糊溫度控制器的框圖表明，模糊控制器的輸出是如何在功能加強(qiáng)的傳統(tǒng)的PID控制器的情況下與前饋模塊的輸出相結(jié)合的。類似的適配模塊可使解模糊化過(guò)程優(yōu)化（使模糊化輸出變量成為明確的輸出值），并且同時(shí)幫助加熱器模塊更真實(shí)反映加熱過(guò)程。

在實(shí)行模糊控制時(shí)，將許多控制規(guī)則進(jìn)行上述推論演算，然后結(jié)合各個(gè)由演算得到的推論結(jié)果獲得控制輸出；為了求得受控系統(tǒng)的輸出，必須將模糊集合B解模糊化，解模糊化的方法包括：

(1)重心法

(2) 高度法

(3) 面積法