模糊控制器设计 - 基于双模糊控制的温度控制系统研究

2.3 模糊控制器设计

　　2.3.1 确定输入、输出隶数度函数

　　模糊控制器采用二维结构，以误差e和误差变化率ec作为模糊控制器的输入信号，将模糊控制器进行模糊化、模糊逻辑推理、解模糊化等一系列操作，最后得到模糊控制器输出控制信号量u。根据双模糊控制器的原理，令其输入为E和Ec，输出为U，并确定输入输出的隶属度函数。取E，Ec，U的模糊论域为[-6，6]。实际误差e的变化范围是[-0.5，0.5]，实际误差变化率ec的变化范围是[-1，1]，实际输出控制量u的变化范围是[0，10]。因此可确定偏差e的量化因子Ke=15，偏差变化率ec的量化因子Ke=6，控制量u的量化因子Ku=1。变量E的语言值设定为8个，即{负大(NB)、负中(NM)、负小(NS)、负零(NO)、正零(PO)、正小(PS)、正中(PM)、正大(PB)};将变量Ec的语言值设定为7个，即{负大(NB)、负中(NM)、负小(NS)、零(ZO)、正小(PS)、正中(PM)、正大(PB)};输出变量U的语言值也设定为7个，即{负大(NB)、负中(NM)、负小(NS)、零(ZO)、正小(PS)、正中(PM)、正大(PB)}，E，Ec，U的隶属度函数选为梯形，如图3～图5所示。

　　

 

　　2.3.2 模糊规则设计

　　双模糊控制中的模糊控制器根据误差和误差变化率的不同状态，工程设计人员的技术知识和实际操作经验，建立合适的模糊规则表，得到模糊控制规则如表1所示。

　　

 

　　3 基于Matlab/simulink的双模糊控制系统仿真

　　3.1 建立模糊推理系统结构

　　在Matlab命令窗口键入fuzzy命令进入模糊逻辑工具箱，在FIS Editor窗口的Edit菜单下确定输入、输出变量的论域范围和各个语言变量的隶属函数曲线等参数，双击每个图标就可以进行编辑，得到模糊控制器的文件。

　　3.2 建立模糊控制规则

　　用Edit菜单下的rules打开模糊规则编辑器确定“IF…THEN”形式的模糊控制规则。u共有控制规则56条，每条规则的加权值都缺省为1，推理算法为max-min合成法，解模糊方法采用取重心法。将设计好的模糊控制器保存在一个用户自己定义的文件，后缀为fis。