第页共页增益规划的模糊温度控制器的单向输入系统摘要在许多化工和半导体的生产过程中，温度是获得所需产品质量的个非常重要的控制参数。般来说，温度控制系统拥有非线性时变慢响应时延单向输入控制的特点。般很难估计它的精确动态模型，因此也很难设计个通用的温度控制器去获得好的控制效果。增益规划的概念是指为了获得较好的控制性能而在控制的过程中调整隶属函数的变化范围。它非常适合工业上的温度控制系统。关键词模糊控制增益规划单向输入的温度控制增益规划模糊逻辑控制器因为温度控制系统拥有明显的延时单向输入非线性行为，因此对于基于精确模型的控制起来说，很难去估计个适合的动态模型。此外，由于系统的延时单相加热输入等动态特征，温度控制系统的超调瞬态响应很难去避免和消除。因此，怎样设计个通用的温度控制器拥有很小的超调快速的响应特性将会是个挑战性的研究课题。这里给出的不需要特定模型的增益规划的模糊控制策略将会解决这个问题。控制模块图如图所示。通常模糊控制方法的动机是知识的不足动态模型的不确定性。采用模糊集理论来模拟人类的逻辑推理。模糊控制器的主要组成部分是套语言学的模糊控制规则和用来解释这些模规则的推理机。这种模糊控制规则提供了语言控制知识的专家和自动控制策略的催化剂之间的转化。每条控制规则都由个前件和个后件组成种通用的规则形式可以表示为,其中是指第条规则，和是系统输入变量，是输出变量。,和是系统相应的输入输出论域的子集。第页共页每条控制规则输出的重要性依赖于输出输出语言变量的隶属函数。在这种控制系统中，模糊控制器有两种控制输入，分为误差和误差变化，输出是控制电压。为了简化模糊控制器的计算，输入变量和的隶属函数都选用七种平等三角形的隶属函数。分别为,和。这种模糊变量的隶属函数如图所示。这些隶属函数的分部可以放大或者缩小通过改变隶属函数的尺度参数。增益的制度参数般是和相应的输入变量的标称范围相匹配。人类的直觉,当温度误差大增大时控制电压应该增加,以提供更多的能量来加热温度控制腔和减少误差。另方面，当误差接近隶属函数零的子集时，控制器就应该提供微调以改变温度误差并减少超调的趋势。这些映射参数被指定为,和分别指误差，误差变化和控制输出，这些可在表中查阅。参数和是分别指输入变量温度误差和误差变化的变化范围的比例因子。参数是设计来调整模糊逻辑控制电压和简化调试难度的量化因子。这种方法是种新的增益规划模糊控制结构。这些参数的取值对于增益规划模糊逻辑控制器来说不是非常的重要。他们可以通过简单的实验整定。然后，相同的价值可以应用到不同的温度设定阶跃响应和适当的稳态精度。对于这个温度控制系统，粗调的话,微调,可以被应用到不同的温度设定值。相应的模糊隶属函数覆盖的温度误差变化范围是粗调度，微调.度，如图所示。控制软件的程序根据误差反馈信号可以自动切换在粗调和微调之间。控制增益依赖于稳定的设定值。相应的模糊隶属函数覆盖的温度误差变化范围是粗调度，微调.度，如图所示。控制软件的程序根据误差反馈信号可以自动切换在粗调和微调之间。第页共页图温度控制系统的模糊控制模块图图模糊输入输出变量的隶属函数第页共页表模糊增益比例因子控制增益依赖于稳定的设定值。它需要反复的测试工作去寻找合适的给定的温度的增益变化范围，例如，度，度，度，等等，这些参数的取值不是很重要。每个增益参数都有确定的动态响应的变化范围。否则，我们对于每个设定的温度设计不同的模糊逻辑控制规则表。那是份非常耗时间和无聊的工作。在这研究中，整个隶属函数的论域被分成两部分，微调部分和粗调部分。如图所示。在阶跃响应刚开始的时候，控制器会自动的选择粗调部分的论域去响应较大的误差。当温度接近给定状态时，控制器就会切换到隶属函数的微调论域去矫正稳态误差。这种控制策略可以根据反馈的控制信号和，通过切换隶属函数的不同论语，自动的在不同的控制范围之间切换。此外，系统的热量均衡控制电压包括模糊控制规则表去代替附加的控制算法的补偿，简化控制器的设计问题和控制法则的计算。在这篇文章中，采用条模糊控制规则，通过调整控制整流器的输入电压，去控制铁室内的温度。这些模糊规则如表中所示。这些规则的确定依赖于控制的响应和确定的测试过程。为了平衡系统的的热量，补偿控制电压直接加到额控制规则中。第页共页图隶属函数分割模糊控制器源于控制电压的自动调节，它包括补偿控制电压的热量均衡，控制电压的误差校正。然而，控制器需要仔细去设计微分系数，通过对每个给定值乏味的反复调试来获得合适的瞬态响应。否则，温度响应的速度在达到给定值之前将会变慢或是将会有个非常长远的调节阶段。本文使用的隶属函数是三角形的隶属函数。函数可以表示为其中是隶属函数的分布跨度，是模糊输入变量，是值隶属函数相应的参数。采用高斯解模糊法得出输出电压信号去控制温度控制系统的控制整流器的驱动。相关的第页共页方程是,其中是模糊集合变量的语言值，是相应的控制规则的权值，у为纯粹的模糊控制行为。从方程计算出来的模糊控制器的输出决定着控制整流器的控制电压的每个控制步骤。表加热器的模糊规则表第页共页,.,.,.,.,第页共页..,,.,,第页共页,,第页共页.,,,,.,,.,.第页共页,.,.,,第页共页.,.,,,.Уіу