03 模糊控制系统#

1. 本章定位#

本章把模糊集合和模糊推理用于控制系统。考试重点是模糊控制器结构、设计步骤、规则表思想和模糊 PID。

2. 模糊控制器结构#

模糊控制器一般包括四部分：

1. 模糊化接口。
2. 知识库。
3. 模糊推理机或决策逻辑。
4. 去模糊化接口。

闭环控制中常用输入：

其中 $y_r$ 是给定值，$y_k$ 是反馈输出。

3. 控制规则形式#

一般规则：

常见二维规则：

4. 模糊控制器设计步骤#

常见流程题答案：

1. 确定输入、输出变量。
2. 确定输入输出论域。
3. 选择语言变量，如 NB、NM、NS、ZE、PS、PM、PB。
4. 选择隶属函数。
5. 建立控制规则表。
6. 选择模糊推理方法。
7. 选择去模糊化方法。
8. 仿真、调试、修改规则和隶属函数。

5. 语言变量#

常用七级语言值：

6. 规则设计思想#

根据 $e$ 和 $\Delta e$ 判断控制量变化：

规则设计基本原则：

1. 偏差大时，优先缩短上升时间。
2. 接近设定值时，优先防止超调。
3. 若误差正在满意地趋近于零，可以令 $\Delta u=0$。
4. 若误差不能自行修正，应根据 $e$ 与 $\Delta e$ 的符号和大小调整。

7. 完整性与一致性#

完整性：每一种可能状态都应有合适规则覆盖。

$\varepsilon$ 完整性通常要求：

一致性：规则之间不能互相矛盾。同一前件组合不应推出冲突控制动作。

8. 模糊 PID#

常规模糊 PID：

e, Δe, Σe -> 模糊推理 -> u -> 被控对象

增量式模糊 PID：

e, Δe, Δ²e -> 模糊推理 -> Δu -> 累加 -> u -> 被控对象

区别：

9. 本章考点#

必背：

1. 模糊控制器四部分。
2. $e_k$ 与 $\Delta e_k$ 公式。
3. 模糊控制器设计步骤。
4. 语言变量 NB 到 PB。
5. 规则设计思想。
6. 模糊 PID 两种结构。