ＭＷＣ计算机模糊控制系统

1、论文集计算机模糊控制系统    图 模糊控制器总框图图中，输出值是与红外线检测器实测烟重对应之数字量，是卷烟生产过程所要求之卷烟平均重量值（数字量），计算机将值与给定值相比较，得出烟重偏差数字量，经计算机处理可以取得偏差变化之数字量（ii，其中i为前次之偏差；i为本次之偏差），与作为模糊控制器之输入，模糊控制器输出之控制量是应当调节之数字量，对应着平整电机之转速、方向及步数。 其中，烟重基准值为（），偏差测量值范围为±（过重极限控制极限）（），重量偏差变化率为±（×）（），步进电机转速控制范围为±。根据控制规则，可

2、以求出对应之模糊关系，有了，对于和之任何值，通过模糊算法（合成推理规则），可以求出对应之输出变量之值，再用加权平均法就可求出相应之执行量。如上所述，对于和之每一组值，都可求出相应之执行量，但是这种计算是相当繁琐之，计算量很大，不能立即做出反应，不适于实时控制。克服这一缺点之解决方法是：可以离线（即事先）先做模糊决策表（又叫查询表、控制表、如表所示），并将此表输入计算机。在控制过程中，计算机把采样后经变换得到之输入和，与表之行与列比较，可立即得出执行量。因此，实际模糊控制（算法）分为"在线"和"离线"两部分。§ 模糊控制器之结构设计（算法预处理）

3、一、确定语言变量、语言变量之基本论域根据控制方案，选取基本模糊控制器之输入语言变量为重量偏差、重量偏差变化率，输出语言变量为平整电机转速。重量偏差之基本论域为 ，重量偏差变化率之基本论域为 ，平整电机转速之基本论域为 ，。二、选择模糊状态（语言变量、之语言值）描述词汇太轻，轻，较轻，正常，较重，重，太重，简记为，；很快，快，稍快，正常，稍慢，慢，很慢，简记为，；正大，正中，正小，保持，负小，负中，负大，简记为，；三、定义模糊集（语言变量、所取之模糊集合之论域）将在基本论域内连续变化之、离散化（即量化）后分成（）、（）、（）级（档）。语言变量、所取之模糊集合之论域：所取之模糊集合之论域，所取之模

4、糊集合之论域，所取之模糊集合之论域，。四、确定量化因子和比例因子重量偏差之量化因子重量偏差变化率之量化因子平整电机控制转速之比例因子五、建立语言变量赋值表在确定语言变量之基本论域以及论域元素量化等级后，语言变量中各模糊子集之隶属函数取正态型分布函数或按均匀型分布函数，在此基础之上，建立语言变量之赋值表。表 语言变量赋值表隶属度/ 语言值 -3-2-10+1+2+3 0 00010 000.50.50 00.5100 01    000 10.5000.5 0.50001 0000表 语言变量赋值表隶属度/ 语言值 -3-2-10+1+2+3 0 00010 000

5、10 00010 00010 00010 00 010 0 001表 语言变量赋值表隶属度 语言值 -4-3-2-10+1+2+3+4 0 00010 000.50.50 00100 00.5 0.500 00.5000 010 0 0 1 00 0 0.5 0.50 0 0 1 0 0 0 0 六、确定模糊控制状态表（提取、制定模糊控制规则）根据上述各语言变量赋值表，基于操作者之实践经验，通过操作者手动控制策略之总结，为卷烟平均重量控制系统构造模糊控制规则（模糊模型）。即把代表控制规则之模糊条件语句简写为模糊控制状态表。      

6、  表 模糊控制规则表 § 模糊控制器之算法设计一、模糊算法（离线部分）模糊算法由模糊化、合成算法、判决三步组成。输入模糊化查找语言变量和之赋值表，找出测量值、之量化值、上与最大隶属度对应之语言值所决定之模糊集合、。模糊集合、便代表确定数、之模糊化。例如 根据系统偏差测量值（确定数）计算出；查找偏差赋值表，在级上之隶属度、中间求取与最大隶属度对应之语言值之模糊集合为 模糊集合便是确定数偏差之模糊化。模糊算法器（合成算法）模糊控制规则在系统之控制器中，模糊控制规则之一般形式为 （用复合条件语句表示为 ： 若且则）应用模糊集合之运算规则，可求出模糊关系：×式中

7、5;(1,1)，××××(m,n)，××即 （××） ××(i,j)"×"运算之含义由下式定义：，（，） （）（）（）， （）（）(i,j)（），其中：、分别是偏差、偏差变化率、控制量之论域；，分别是论域，上之模糊集，也分别是偏差、偏差变化率及控制量之语言值；1,2,m，1,2,n，1,2,m*n；，。）模糊算法用模糊推理合成规则（法）算出模糊控制器输出之控制量，设控制规则对应之模糊关系为，输入分别取模糊集为，则输出之控制量之变化为模糊集（×) （表示模糊

8、关系之合成）即 （） （，）（）（） 根据上式，每一条控制规则可求出相应之，×控制为 ×模糊判决根据模糊输出来确定控制量之具体数值（确切值）。方法：（加权平均法，取隶属度作为权系数）设（）（）（），则确定执行量之公式 （）× （）小结    如果系统之偏差为论域中之元素，偏差变化率为论域中之元素，根据上述算法，可以算出相应之控制量之变化。结合表、经计算机大量计算，对论域、中全部元素之所有组合都计算出相应之以论域元素表示之控制量变化值，并写成矩阵（）×。即得到如表所示之控制表，将表中之数据存放到过程控制计算机之内存中，便可在线

9、使用。（矩阵即为模糊控制器之查询表。）        表 模糊控制器查询表(yj)(zij)(xi) 4 3211104 32110-13 3210-1-13 210-1-3-42 10-1 -2 -3-41 01-2-2-3-40 1-1-1-2-3-4 4 4 3 3 2 1 0 3 3 3 2 1 0 -1 2 2 2 1 0 -1 -1    1 1 1 0 -1 -2 -1 1 1 0 -1 -2 -2 -2 1 0 -1 -3 -3 -3 -3 0 -1 -1 -3 -3 -4 -4

10、二、实时控制查表算法（在线部分）输入量（实测值）之等级量化将实测偏差转化成论域之某一元素：设，为量化因子，则下列三种情况必居其一：（），（）（）对于情况（）及（），分别将量化为与。对于情况（），若，则将量化为；若，则需将量化为。同理可得，精确量偏差变化率在论域上转化后之某一元素。查询模糊决策表将变换得到之输入与决策表之行比较，将变换得到之输入与决策表之列比较，得出输出量相应级别。输出量之精确化将输出量转化为实际控制输出量，转化公式×。三、自调整控制与系统性能分析（改善）为了获取较好之控制效果，在上面设计之基本模糊控制器采用在线自动调整量化因子、和比例因子之结构模式。即当偏差较大时，减小与与增大d，以快速减小；当偏差较小时，系统已接近稳态，需要大分辨率以提高系统之控制精度以及提高系统之阻尼程度，应增大e与c，同时减小d。结论 "卷烟平均重量控制系统"模糊控制实现与效果本系统通过微型计算机之模拟仿真，根据上述控制方案实现了模糊控制；并且根据采集到之信息，可方便地修改量化因子和比例因子，监测烟机工况和及时发出报警信号。通过对"卷烟平均重量控制系统"实现计算机模糊控制之技术分析，它将有助于提高产量与质量、提高烟机稳定性，降低烟耗且经济效益明显，能达到比较理想之控制效果；其投资少、效益大，具有广阔之推