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模糊控制技术模糊控制器设计实例•考虑右图液位系统的模糊控制器设计。上水箱下水箱倒锥形容器V1V2泵测量装置p模糊控制器操作台h•受控对象：倒锥形容器的液位高度h•检测装置：测量容器底部压力来间接测量液位•执行机构：为保持液位高度h为设定值，控制进水电磁阀V1的开启度，因此系统的执行机构就是电磁阀V1•模糊控制器：从硬件角度看，是计算机控制系统；从软件角度看，应设计合适的模糊控制算法。•为简单起见，假设电磁阀V1的开启度与进水量间呈线性关系。•注意：受控对象是倒锥形容器，其液位高度h和进水量Q间的关系不是线性关系，且有实质性，因此是较为复杂的控制对象。此类控制对象采用模糊控制器是可取的方案。1.首先确定模糊控制器结构。为得到良好的控制性能，观测液位误差e和误差变化ec，控制量只有一个——电磁阀V1的开启电压u。因此，模糊控制器采用两输入单输出的二维结构。2.确定语言变量。需要确定的语言变量有3个：误差e、误差变化ec和输出控制电压u。①设液位给定高度hd，实际高度h，则液位误差e=hd-d，取其语言变量为E，论域X={-3，-2，-1，0，+1，+2，+3}，论域上模糊子集是Ai(i=1,2,…,7)，相应语言值为{正大（PB），正中（PM），正小（PS），零（Z），负小（NS），负中（NM），负大（NB）}。分别表示当前水位h相对设定值hd为：“极低”、“很低”、“偏低”、“正好”、“偏高”、“很高”、“极高”。②系统液位误差前后两次采样值变化量是ec=e2-e1=(hd-h1)-(hd-h2)=h2-h1，取其语言变量为EC，论域Y={-3，-2，-1，0，+1，+2，+3}，论域上的模糊子集是Bj（j=1,2,3,…,5），相应语言值为{正大（PB），正小（PS），零（Z），负小（NS），负大（NB）}。分别表示当前水位变化h2-h1为：“快速上升”、“上升”、“不变”、“下降”、“快速下降”。③系统输出控制量u，取其语言变量为U，论域Z={-3，-2，-1，0，+1，+2，+3}，论域上模糊子集是Ck(k=1,2,3,…,7)，相应语言值为{正大（PB），正中（PM），正小（PS），零（Z），负小（NS），负中（NM），负大（NB）}。分别表示控制执行机构动作为：“发水位高限报警，并全关闭阀门V1”、“阀门V1开度减小量大”、“阀门V1开度减小量小”、“阀门V1开度不变”、“阀门V1开度增加量小”、“阀门V1开度增加量大”、“发水位低限报警，并阀门V1开度为最大”。3.确定语言值隶属度函数。对上面各语言之给定其模糊化的隶属度函数，这里为简单起见选择三角形函数。0123-1-2-30.1ZPSPMPBNSNMNBA1A2A3A4A5A6A7e(a)0123-1-2-30.1ZPSPMPBNSNMNBC1C2C3C4C5C6C7u(c)Z0123-1-2-30.1ZPSPBNSNBB1B2B3B4ec(b)YB5④建立模糊控制规则1)IfE=PBandEC=NBorNSorZthenU=NB2)IfE=PBandEC=PBorPSthenU=NM3)IfE=PMandEC=NBorNSthenU=NB4)IfE=PMandEC=PBthenU=NS5)IfE=PMandEC=PSorZthenU=NM6)IfE=PSandEC=NBthenU=NM7)IfE=PSandEC=NSorZthenU=NS8)IfE=PSandEC=PBorPSthenU=Z9)IfE=ZandEC=NBorNSthenU=NS10)IfE=ZandEC=PBorPSthenU=PS11)IfE=ZandEC=ZthenU=Z12)IfE=NSandEC=NBorNSthenU=Z13)IfE=NSandEC=ZorPSthenU=PS14)IfE=NSandEC=PBthenU=PM15)IfE=NMandEC=NBthenU=PS16)IfE=NMandEC=ZorNSthenU=PM17)IfE=NBandEC=NSorNBthenU=PM18)IfE=NMandEC=PBorPSthenU=PB19)IfE=NBandEC=ZorPSorPBthenU=PBEAiUCkECBjA1PBA2PMA3PSA4ZA5NSA6NMA7NBB1PBNMC6R2NSC5R4ZC4R6PSC3R10PMC2R14PBC1R18PBC1R19B2PSNMC6R5PSC3R13B3ZNBC7R1NSC5R7ZC4R11PMC2R16B4NSNBC7R3NSC5R9ZC4R12PMC2R17B5NBNMC6R6PSC3R15⑤确定模糊关系Rl⑥模糊推理和解模糊