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模糊控制设计原理

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1、传统控制系统和模糊控制系统

传统控制系统结构：

控制目的：通过控制器调节控制信号u，使输出信号y达到要求

模糊控制系统结构：

与传统控制系统的差异：用模糊控制器FC（Fuzzy Controller）代替了传统控制器

2、模糊控制器出现的原因

模糊控制优点：

1、不需要模型；

2、适用于对底层逻辑完全不了解的复杂情况

3、模糊控制系统设计步骤

Step 1：确定模糊控制器的结构

典型的模糊控制器：Mamdani型模糊控制器

 

Step 2：定义输入、输出量的模糊分布

目标：模糊化

输入：污泥含量 x∈[0,100]（%）

问：元素 x = 60，污泥多？

解答步骤：

1）首先确定元素在不同模糊子集的隶属度 ：{0，1} -》[0,1]；

2）接着定义模糊子集：污泥少（SD），污泥中（MD），污泥多（LD）

3）确定隶属函数，取：三角形隶属函数（其他隶属函数还有钟形、梯形、高斯形等）

 如当X = 60%时：读取对应的模糊子集的隶属度，在污泥少的子集中为0.0；在污泥中的隶属度为0.8；在污泥多的隶属度为0.8。

模糊化后，答案为[0.0，0.8，0.2]

举例：

Step 3：建立模糊规则

模糊规则：（经验总结）

污泥越多，油脂越多，洗涤时间越长；

污泥适中，油脂适中，洗涤时间适中；

污泥越少，油脂越少，洗涤时间越少。

Step 4：模糊逻辑推理（近似推理）

问：x = 60，y = 70时，输出U？

解答：

1）先对一个进行推理，再改正参数：

2）根据9条模糊跪着找到对应的M（）：

3）得到时间 t 后，进行 R 和 U 的计算：

4）代入隶属函数中，取小：

5）经过相同处理，得出结果

6）对4个结果取并集：（黑色部分U）

Step 5：输出模糊量清晰化

清晰化方法：面积中心法、面积平分法、最大隶属度法（最大值/最小值/平均值）等

如：采用最大隶属度（平均值）法

得出清晰值 u = （19 +31）/ 2 = 25 min