第七章模糊控制理论7.1模糊控制原理7.1.1模糊控制原理二、模糊控制规则的建立和模糊推理通过一组模糊条件语句构成模糊控制规则，并计算模糊控制规则决定的模糊关系，然后根据推理合成规则进行模糊推理，输入语言变量被加到一个if…then…控制规则的集合中去，把各种规则的结果加在一起产生一个“模糊输出”集合。三、解模糊判决①重心法②最大隶属度法在推理结论的模糊集合中取隶属度最大的那个元素作为输出量即可。③系数加权平均法④隶属度限幅元素平均法用所确定的隶属度值对隶属度函数曲线进行切割，再对切割后等于该隶属度的所有元素进行平均，用这个平均值作为输出，这种方法称为隶属度限幅（-cut）元素平均法。7.1.2模糊控制器的基本结构与工作原理图7.2模糊控制器的结构模糊控制器主要由模糊化接口、知识库、模糊推理机、解模糊接口四部分组成，各部分的作用概述如下。1、模糊化接口（Fuzzification）模糊化接口接受的输入只有误差信号et，由et再生成误差变化率，或误差的差分Δet，模糊化接口主要完成以下两项功能。①论域变换②模糊化2、知识库（KnowledgeBase）知识库中存贮着有关模糊控制器的一切知识，它们决定着模糊控制器的性能，是模糊控制器的核心。①数据库（DataBase）数据库中存贮着有关模糊化、模糊推理、解模糊的一切知识，包括模糊化中的论域变换方法、输入变量各模糊集合的隶属度函数定义等，以及模糊推理算法、解模糊算法、输出变量各模糊集合的隶属度函数定义等。②规则库（RuleBase）模糊控制规则集，即以“if…then…”形式表示的模糊条件语句，如R1：ifet*isA1and*isB1,thenu*isC1,R2：ifet*isA2and*isB2,thenu*isC2,……Rn：ifet*isAnand*isBn,thenu*isCn。其中，et*和e&t*就是前面所说的模糊语言变量，A1，A2，…，An是et*的模糊子集，B1，B2，…，Bn是e&t*的模糊子集，C1，C2，…，Cn是u*的模糊子集。规则库中的n条规则是并列的，它们之间是“或”的逻辑关系，整个规则集的总模糊关系为3、模糊推理机(InferenceEngine)模糊控制应用的是广义前向推理。在t时刻，若输入量为e*和*，e*∈X’，*∈Y’，且论域X’，Y’和Z’都是离散的，e*在X’上对应矢量A’，*在Y’上对应矢量B’，则推理结果是Z’上的矢量C’,C‘=(A'B')ەR4、解模糊接口(Defuzzification)①解模糊②论域反变换7.2模糊控制器的种类和设计7.2.1模糊控制器的分类PI型的模糊控制器如果输入仍为e和，但输出改为控制的增量，则模糊控制器可表示为上式两边对t积分可得①PID型的模糊控制器同样的道理，PID型的模糊控制器有两种实现方法，即7.2.2模糊控制器的设计方法7.3模糊控制的应用7.3.1蒸汽发动机的模糊控制系统(1)模糊控制器的结构模糊控制器采用以下6个模糊变量：①PE（PressureError）――压力误差②SE（SpeedError）――速度误差③CPE（ChangeinPressureError）――压力误差的变化④CSE（ChangeinSpeedError）――速度误差的变化⑤HC（HeatChange）――热量变化⑥TC（ThrottleChange）――油门变化其中PE，SE，CPE及CSE为输入模糊变量，而HC及TC为输出模糊变量。(2)模糊变量的论域及其隶属度函数把误差（PE，SE）论域量化为14档，即{-6,-5,…,-1,-0,+0,+1,+2,…+6}选择误差变量的模糊子集，即{PL(正大),PM(正中),PS(正小),PZ(正零),NZ(负零),NS(负小),NM(负中),NL(负大)}。表7.1误差模糊变量的赋值表表7.2模糊变量的隶属度函数表7.3误差变化模糊变量的赋值表表7.4热量变化模糊变量赋值表表7.5油门变化的模糊变量赋值表(3)模糊控制规则两个控制环分别制定两套模糊控制规则如下：①压力控制规则ifPE=NLthenifCPE=not(NLorNM)thenHC=PLorifPE=(NLorNM)thenifCPE=NSthenNC=PMorifPE=NSthenifCPE=(PSorNZ)thenHC=PMorifPE=NZthenifCPE=(PLorPM)thenHC=PMorifPE=NZthenifCPE=(NLorNM)thenHC=NMorifPE=(PZorNZ)thenifCPE=NZthenHC=NZorifPE=PZthenCPE=(NLor