模糊控制系統(tǒng)的特點分析

吳瑩 陳祥龍 肖靖文

（華北水利水電大學，河南 鄭州 450045 ）

一、模糊控制系統(tǒng)的介紹

模糊控制系統(tǒng)以模糊數(shù)學、模糊邏輯為理論基礎(chǔ)，利用模糊語言建立相關(guān)模糊規(guī)則，形成整套智能自動控制過程，并加上計算機控制技術(shù)為媒介手段，以閉環(huán)反饋通道為形式構(gòu)成了數(shù)字控制系統(tǒng)。類似心臟對人體的作用，模糊控制器是系統(tǒng)的心臟控制部分，輸入/輸出接口用來進行模糊邏輯環(huán)節(jié)，而各類各樣功用的傳感器則將被控對象轉(zhuǎn)換為所需要的信號形式。[1]

通過觀察被控制量的變化規(guī)律，比較它與預期值的相差程度，根據(jù)結(jié)果反饋調(diào)整控制量的輸出，有利于提高整體的輸出效率。并將觀測到的結(jié)果反饋至系統(tǒng)開始輸入端，與給定的初值進行比較后處理，形成閉環(huán)反饋回路。

二、模糊控制系統(tǒng)的特點分析

（一）模糊控制不是將精確的東西模糊化，恰恰相反，是將模糊的東西精確化。模糊控制系統(tǒng)與一般控制系統(tǒng)的最大區(qū)別當然在于核心部件模糊控制器，模糊控制器的質(zhì)量決定了模糊控制系統(tǒng)是好是壞，而模糊控制器主體為微機、單片機在內(nèi)的計算機，毫無疑問它兼有計算機的自適性優(yōu)點，如具有準確的數(shù)字控制能力、編程的強大柔束性。[2]無論被控對象是線性與否，模糊控制系統(tǒng)都能有效處理被控對象。削弱了外部干擾對控制結(jié)果的影響，具有良好的適應能力，并縮短開發(fā)的周期，添與更多的特色。但同時也存在著自適能力有限、易產(chǎn)生震蕩的缺陷，保證模糊控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性也是現(xiàn)在需要攻破的一個難關(guān)。

（二）模糊控制理論的知識模型是由系列模糊規(guī)則構(gòu)成，對于相關(guān)工作者來說，即使他不熟悉相關(guān)的控制理論，也很基于模糊語言很快掌握并熟練使用，使用模糊語言進入人機對話模式，以便獲得更多的控制信息，人機對話能力較強。此外，模糊控制中的重要的知識表示、模糊規(guī)則和推理過程是開發(fā)者們專業(yè)知識在過程中不斷累積的成果，這些都是主觀因素，可通過學習不斷更新自己的儲備資源，更新過程可以將新的經(jīng)驗與思考再次加入知識模型中，具有強大的智能性與更新性。以模糊洗衣機為例，不需人為干預，就對洗滌物的多少、臟污程度、質(zhì)地等隨機變量做出迅速的判斷，自動確定合適的水位、合量的洗衣劑、最佳的過程，來完成洗衣的過程，使用者只需投入洗滌物并按下控制鍵即可，給使用者帶來極大方便，有很強的市場。

（三）模糊控制設計控制器主要還是依靠人的經(jīng)驗判斷的，所以被控對象數(shù)學模型的建立相比其他系統(tǒng)不是那么重要。它只是把人類社會數(shù)以千萬計的技術(shù)和非技術(shù)人類行為與經(jīng)驗作為知識儲備，這樣建立的模型要么已知，要么經(jīng)過辨識可以得到。正因為它的這個特點，因此一些復雜系統(tǒng)模糊性對象經(jīng)常采用，對于復雜系統(tǒng)模糊性來說它們的精確數(shù)學模型難以獲得，甚至有些根本無法獲得。此外，模糊控制系統(tǒng)的構(gòu)造也尤其簡便，可用一般數(shù)學控制系統(tǒng)仿造，例如經(jīng)常用的用模糊單片機建立模糊控制系統(tǒng)，具有容易實現(xiàn)、開發(fā)方便、開發(fā)時間短一系列有點，但實現(xiàn)過程尤其簡便，設置好單片機上的相關(guān)數(shù)據(jù)就可以使用了。

（四）模糊系統(tǒng)的控制原理特別容易被人們所接受，因為它以人類思維為出發(fā)點，實現(xiàn)智能控制，模糊概念比精確描述可以覆蓋更廣的范圍，這種定性描述可以大大增加信息量。模糊性主要是人主觀上的理解，對某一具體事件的不確定性，模糊性語言在人們?nèi)粘Ｉ钆c交往中經(jīng)常使用的，也可以說它是模糊與清晰、主觀與客觀的折中體現(xiàn)，人的語言具有模糊性，這是人類思維方式的映射。如“天氣好壞”、“質(zhì)量優(yōu)劣”等，這些是人類主觀思想的體現(xiàn)。通過人模糊性思維方式來實現(xiàn)對被控系統(tǒng)的控制，利用生活經(jīng)驗，把常見的模糊性思維用模糊語言加以總結(jié)梳理，再用系列模糊控制規(guī)則描述，達到對輸出量控制的目的。模糊控制系統(tǒng)控制規(guī)則可以轉(zhuǎn)換為用人類語言簡易表達，還是拿模糊洗衣機作為例子，“衣服較臟，則投入洗滌劑較多，洗滌時間較長”，這是洗衣服時的慣性思維，可轉(zhuǎn)換為控制原則，其他情況也以此類推，易為人們所理解并接受。

結(jié)束語

模糊控制系統(tǒng)從最開始到現(xiàn)如今，不斷完善性能，不斷提高技術(shù)手段，模糊控制系統(tǒng)也越來越優(yōu)化并應用在日常生活中，模糊家用電器深受人們的歡迎，這也是模糊控制系統(tǒng)的眾多優(yōu)點的體現(xiàn)實例，但它也存在一些優(yōu)化的地方，在理論研究與實際應用等方面仍需我們進一步的研究與開發(fā)。