一种自适应模糊控制算法

制 。首先求得 模糊量 “对于 ２ ｎ等分 区间［１ｎ ，所 一 】 １
对 应 的某 一小 区间 的下 界 ，设模 糊量 Ｕ ｎ （）对应 的
模 糊“ 词汇 ” Ｉｉ 其 中 Ｋｉ∈ ｛ １ ． 为 ， Ｋ ． ，ｎ＋１ １ ，…， １ 一， １ ，…， ． ， ｝ １ １ｎ ，则对应 的小区 间的下 界 Ｋ ｉ 由下 可
制。
采用原先 的控 制规 则，使得控 制器不 能取得 良好的 控制效 果。 比如说温度 控制 ， 由于夏季 与冬季 的环 境温度相 差较大 ，要 使被控对 象加热 到某一温 度或
者冷却 到某 一温度所 需 的时间是不一样 的 ，因此我 们应 当对控 制规 则进 行适 当的调整 以消除环境 变化
制在机械 加工过程控制 中已得 到广泛 的应用 。
模糊控 制器 中模 糊规则 是其核心部 分 ，模 糊控 制规则 的优 劣直接 影响模糊控 制器性 能 。然而 一般 的模糊控制 规则是 由与其相 关的专家给 出，这 种控
制规则 一经确定便 不能更 改。但是 ，这 种方法 在被 控对象所 处的如环境 等各 因素发生变化 后 ，因其仍
Ｋ ：
ｌｎ
二） 若Ｋ Ｎ ｉ ＝
ｉ！ 二
ｎ
传统 的控制 方法 ，￣ ＰＤ控 制 ，很难 收到 良好 的效 １Ｉ
果 。而模糊控 制 的最 大特 点就是不需要 对所要 控制
的过程 （ 系统 ）进 行数 学描 述， 而 是直接 根据 过 或 程的输入 条件——测 量值 与设定值 的偏 差及其 偏差
变化率，便 能得到最优 的控制 输 出值 ，因此模 糊控
《 密制 造 与 自动化 》 精
一
种自适应模糊控制算法
李志强 李郝林 包园园
上海理工 大学 机械 工程 学院 （００３ ２ ０９）
摘
要
提出了一种新的模糊控制算法 ，具有通过 自学习生成模糊控制规则，且能够在生成规则库之后对控制规
则 进行 自调 整 。并 通 过 仿真 表 明此 算法 具 有 一 定 的可 行 性 。 关 键词 模 糊 控制 模 糊规 则 自学 习
２
一
般情 况下 ，设精确量 的变化 范围为 ｂ ， ］
要将其转 换为［ ， 区间的离散 量 Ｙ即模糊量 ，可 以 一 ２ 肘］
通 过 以下公式获 得：
ａ＋ｂ
：
ｂ—ａ
（ ） １
２０ ０ ８年 第 ４期
（ 第 １６期 ） 总 ７
从 有 ｌ பைடு நூலகம் 而 ： 一
ｂ—ａ
量 “规范 化到ｆ 】将 区间【 】 － ｌ。 ｌ ． ｌ分割 为一定数量 的 １ 模糊子集 ，如 图 ２所 示 。模糊 区 间的分 割可 以是非 等间距 的，也可 以是等间距 的。 当区间分割是等 间 距 的 ，则 每个模糊 子集 将构成 等腰三角 形 。按照 这 样 的模糊分割 可 以保证 对于任 意一个输 入 ，至 少 存在一个模糊 集合 Ａｉ 使得 Ａｉ ） ．。这称为 ０５ ≥０５ ．
问题 。
２ 模糊 控制器 设计
２１ 模糊化方法 ． 模 糊控制器 的输入 是与工程 中各种 实际情 况真
值变量 相联系 的，因此 需要通过模 糊化 的过程 ，将
这些代表 各种信 号的真值 变量 映射 为模糊集 合 中的
模糊量 ，从而 实现 基于模 糊规则集 合的推理 过程 。 １ 模 糊控制 基本原理 模 糊控制 的基本原 理 由图 １ 表示 ，它的核心 部 分为模 糊控制 器 ，如 图中虚线框 图 中部 分所示 ，模 糊 控制器 的控 制规律 由计算机 的程序实 现 。一 步模 糊控制算法 的过程描述 如下 ：微机经 中断采样 获取 被控制量 的精 确值 ，然 后将此 量与给定 值 比较 得到
式求 得 ： 厂一Ｎ Ｋ 若 Ｋｉ １ ≤
具体来 说 ，设模 糊控制器 的输入量 为误差 ｅ和
误差 变化率 ｅ ，其对应 的模糊量 为 Ｅ和 Ｅ ｃ Ｃ，误 差
和 误差变化 的量化 因子分别 为 Ｋ ｅ和 Ｋｅ 。 ｃ
２２ 模糊控制规则的生成 ． 模糊控 制隶属 函数采用三 角形隶属 函数 ，通 过 模 糊化方法 ，分别将误 差 ｅ ，误 差变化率 ｅ ，输 出 ｃ
在机械 生产过程 中 ，常 常需要 以某 些恒 定的物
误差信 号 ，作 为模糊控制 器 的一个 输入量 。把误差 信号 的精 确量进 行模糊化 转换成模糊 量 。再 由误差 信号和模 糊控制 规则根据推 理 的合 成规则进行 模糊
决策 ，得到模糊 控制量 。
理量 ，如温度 、液位 、压力等 为其工作 条件 。然而 这些工作 系统往往无 法获得准 确 的数学 模型 ，采用
母 一
所 带来 的影 响，使得控 制器具 有稳定 的动态性 能及 静态 性能 。本文设计 一种模糊控 制算法 ，此算 法不 仅 可 以根据在 线控制得 到 的输 入输 出量 ， 自学 习生 成控 制规 则，而且可 以在经过 一段时 间后对模 糊规
则进 行 自调 整，重新 学习获得 控制规则 未解决 上述
２
１
将模糊 量转换 成精确 的数字量 ， 最后经数／ 转换变 模
成模 拟量 ，并传送给执 行机构 ，对被控对 象进行控
通常 为了设计方便 ，将输 入精确量 的变化 区间 定义为 以 ０为中心 的对 称 区间，即 ａ ． ，这样 ，就 ＝ｂ
可 以化简 为 ｙ Ｋ － ＿ Ｘ。式 中 Ｋ称为量 化 因子 。
～ 一蒜 骨
～ 一 日
．
图 １ 模 糊 控制 原理 图
为 了对被控 对象施 加精确 的控 制 ，还 需要将模
糊量转 换为精确量 ，这一 步骤在 图 １中为非模 糊化 处理（ 称清 晰化１ 亦 。将 得到 精确 的数字控 制量 ，经 过数模 转换变成 模拟量送 给执行机 构 ，对被控 对象 进行控 制 。然 后， 中断等 待第 二次采样 ，进 行第二 步控制 ……这样 循环下 去实现 了被 控对象 的模糊控