[发明专利]模糊控制方法和模糊控制器

说明书

本发明涉及计算机自动化模糊控制技术领域。可用于冶金、化工、石油、建材、交通、宇航、机器人等各类工业生产过程，特别适用于对难以建立数学模型的非线性、大滞后、时变的等复杂控制对象。

自1965年美国扎德教授提出模糊理论后，日本、美国、加拿大等国相继投入力量，从事模糊理论的研究，我国也从70年代开始进行这方面的研究。

模糊理论不对事物作简单的肯定和否定，而是用隶属度来反映一个事物属于某范围的程度。隶属度可以是0～1之间的数值，它反映了人们对客观世界认识的规律，可以解决现实生活中的许多关键问题。

目前，在日本、美国掀起的模糊产品方兴未艾。日本已在吸尘器、微波炉、洗衣机等家电产品中和工业生产中有所应用普通的模糊控制模块;美国、德国正在研究控制交通用的模糊控制系统;英国正在水泥窑生产过程中应用普通模糊控制。随着科学技术的发展，对于非线性的、时变的复杂系统以及那些无法获得精确数字模型的系统，如：在高炉冶炼、有色金属工业窑炉的自动控制、化工过程控制、人文系统、宇航系统、机器人技术以及医学心理学等方面，用模糊控制理论及其应用技术能获得精确的数学模型，较好地解决这类系统的控制问题。但是，迄今为止，国内外还没有通用快速自寻优模糊控制方法和装置，给模糊控制技术的推广应用带来困难。

本发明的目的是提供一种响应速度快，自寻优、控制精度高、抗干扰能力强、鲁棒性好的通用快速自寻优模糊控制方法和通用性广、操作简便、美观实用的通用快速自寻优模糊控制器。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案。

一种通用快速自寻优模糊控制方法，其特征在于：a以偏差e（nT）＝Y_n-S的模糊集、偏差一阶导数（nT）＝e_n-e_n-1的模糊集、偏差二阶导数ё（nT）＝e_n-e_n-1的模糊集为三个参数模糊集;b通过模糊关系和模糊合成算法的修正运算。c根据系统的滞后模糊预测和随机变化的工况特性等不同因素，自动地对模糊控制进行修正和完善，形成自优化模糊控制。d由推出的控制量自动修正公式：

γ（nT-mT）＝U（nT-mT）+δ（nT）

制取的优化控制表，实现最佳控制。

式中：e（nT）-偏差的模糊集

Yn-实测值（在线实测值）

S-给定值

γ-求出的修正量

U-修正前的已知量

δ-修正增量

nT-被控对象无滞后的控制时间

mT-预测出的被控对象的在线滞后时间

实现上述方法的通用快速自寻优模糊控制器，包括硬件和软件，其特征在于：硬件由16位高性能8098单片机系统、与8098单片机系统联接的快速自寻优模糊控制程序存贮器EPROM、与8098单片机系统联接的开关量输入/输出通道、与8098单片机系统联接的模拟量输入/输出通道、与8098单片机系统联接包括数码管和键盘组成的8255系统、与8098单片机系统联接的RS-232C串行接口电路、与8098单片机系统联接的RAM数据存贮器所组成。

其中，快速自寻优模糊控制程序存贮器EPROM是将快速自寻优模糊控制程序固化到2764EPROM芯片存贮器中。

由于采用了上述技术方案，达到了响应速度快、自寻优、控制精度高、抗干扰能力强、鲁棒性好、机型通用性广、操作简便、美观实用的通用快速自寻优模糊控制方法和通用快速自寻优模糊控制器。

附图说明：

图1是通用快速自寻优模糊控制器结构图。

图2是通用快速自寻优模糊控制器原理图。

下面结合附图说明对本发明进一步描述如下：

如图1所示，通用快速自寻优模糊控制器的硬件核心是INTEL公司1987年推出的16位高性能的8098单片机系统。用8098单片机开发系统将快速自寻优模糊控制程序固化到2764EPROM芯片存贮器中的快速自寻优模糊控制程序存贮器EPROM、开关量输入/输出通道、模拟量输入/输出通道、包括数码管和键盘组成的8255系统、RS-232C串行接口电路、RAM数据存贮器等均与8098单片机系统进行联接。