直線伺服系統模糊控制器的設計

張婧　張松枝

摘 要：模糊控制引入直線伺服系統，使系統朝著期望目標逼近，從而具有較高的性能指標，是提高直線伺服系統性能的有效途徑。本文提出將模糊控制應用于直線伺服系統當中，對其速度環實現了模糊控制，實現了快速跟隨的要求，使系統朝著期望目標逼近，從而具有較高的性能指標，是提高直線伺服系統性能的有效途徑。

關鍵詞：直線伺服系統；模糊控制

隨著科學技術的飛速發展，對零件的加工精度和效率提出了越來越高的要求，然而，傳統機床由于受自身結構的限制，在進給速度、加速度和定位精度等方面很難有突破性的提高。于是，一種嶄新的進給傳動方式—直線電動機直接驅動方式應運而生。本文提出將模糊控制應用于直線伺服系統當中，對其速度環實現模糊控制，提高該系統的性能。

常規模糊控制在實際應用中通常采用的是查表法。本模糊控制器的輸入為轉速偏差e和轉速偏差變化率ec。

1 輸入信號的模糊量化

輸入信號的模糊量化是把輸入給模糊控制器的精確量轉換為控制規則所需的模糊量。

設定誤差的基本論域為[-|emax|，|emax|] ，誤差變化的基本論域為[-|ecmax|，|ecmax|]，控制量的變化范圍為[-|umax|，|umax|]，它們的模糊論域為{-n，-n+1，…，0，1，…，n-1，n}

誤差比例因子 Ke= n1/|emax|

誤差變化比例因子 Kec=n2/|ecmax|

控制量比例因子 Ku = m/|umax|

2 模糊控制規則的確定

模糊控制器是模擬人類的控制特征的一種語言控制器，它在某種程度上體現了人的思維方式。但是客觀世界中并沒有現成的控制規則，它需要設計者根據模糊控制器的結構，從大量的觀察和實驗數據中提取，經過去偽存真、去粗存精的過程，形成一系列用模糊條件語句描述的語言控制規則。

3 模糊控制表

模糊控制表可以通過查詢將當前時刻模糊控制器的輸入變量量化值所對應的控制輸出值作為模糊邏輯控制器的最終輸出，從而達到快速實時控制。模糊控制規則表必須對所有輸入語言變量量化后的各種組合通過模糊邏輯推理的一套方法離線計算出每一個狀態的模糊控制器輸出，最終生成一張控制表。

至此，模糊控制表已經建立。由于模糊控制表的建立是離線進行的，因此它絲毫沒有影響模糊控制器實時運行的速度。一旦模糊控制表建立起來，模糊邏輯推理控制的算法就是簡單的查表法，其運算速度是相當快的，完全能夠滿足實時控制的要求。