模糊控制器的工作原理辅导
模糊控制是模仿人的思维方式和人的控制经验来实现的一种控制。把模糊集合的理论应用于控制就可以把人的经验形式化，在控制过程中实现模糊推理与决策。
一、模糊控制系统的组成
在工程实践中，操作人员的控制策略是用自然语言表达的，因此，模糊控制系统用语言变量作为描述操作机构控制策略的基础。
如果用模糊集合作工具，设计一个控制器去模仿人的控制策略，以控制工业过程，就构成了模糊控制器。
要实现语言控制的模糊控制器，必须要解决三个问题：
1．把确定量转化为对应的模糊量
普通数字控制器的输入信号是用数值表示的，它是误差测量值的确定量，而模糊控制器处理的信息是用语言变量值表示的模糊量。因此，设计模糊控制器要解决的首要问题是如何把确定量转化为对应的模糊量。
在模糊集合基础中讲到的模糊集合、隶属度函数、模糊语言变量等概念是把确定量转化为对应的模糊量的基础。
2．模糊控制规则的形成和推理
用模糊输入值适配控制规则，即通过操作者的控制经验制定模糊控制规则，并执行模糊逻辑推理，以得到一个输出模糊集合。这是模糊控制器的核心部分。
在模糊集合基础中讲到的模糊推理规则及模糊条件推理是形成模糊控制规则的理论基础。
3．模糊输出量的解模糊判决
由输出模糊集合，求解一个具有代表性的确定值作为控制量，目的是把模糊输出量的分布范围概括合并成确定的单点输出值加到执行器上实现控制。
二、确定量的模糊化
1．量化因子
模糊控制器的语言变量一般取系统误差及其变化率，误差及其变化率的实际变化范围即为输入语言变量的基本论域。
误差的量化因子定义为
式中，emax为误差的最大值，n为范围内误差量化的区间数目。
量化因子ke选定后任何误差都可确定其在基本论域上的量化等级ni。
2．比例因子
设u为模糊控制器的输出量的变化量，其基本论域为〔－，〕
输出量的比例因子定义为
式中，为输出量变化量的最大值，n为基本论域的量化基本区间数目。 输出量的量化等级y0确定后，y0与ku之积，即为输出控制量的变化量。
3．语言变量值
输入量（误差、误差变化率）与输出量（控制量）的变化量均为语言变量，常用的语言
变量可分为七个语言变量值，用、、、、、、
表示；如对零也区分正负，可把分为和，而得到八个语言变量值。
4．语言变量赋值表
每个语言变量的取值，都对应于其论域上的一个模糊集合，该模糊集合由隶属度函数来描述。因此，在选定模糊控制器的语言变量及所取的语言值后，可建立语言变量赋值表，以清楚地显示各语言变量的取值所对应的模糊集合的隶属度。
表中数据，即模糊集合的隶属度函数可通过总结专家经验或采用模糊统计方法来确定。
5．确定量的模糊化
（1）根据确定量及量化因子ke求在基本论域上的量化等级ni。
（2）查找语言变量赋值表，找出在量化等级上与最大隶属度对应的模糊集合，此模糊集合即为确定数的模糊化结果。
三、模糊控制算法
模糊控制算法即模糊控制规则，目的是根据模糊输入量按照控制规则执行推理得到输出量的模糊集合，因此，它是模糊控制器的核心。
1．模糊条件语句
模糊控制规则是将人工经验或操作策略总结而成的一组模糊条件语句。这些条件语句的基本形式有：
（1）单输入-单输出模糊控制器的模糊规则
单输入-单输出模糊控制器的模糊规则有两种形式：
Ifthen
Ifthenelse
（2）双输入-单输出模糊控制器的模糊规则
Ifandthen
其他多输入-单输出、双输入-多输出模糊控制器的模糊规则是上述规则的扩展。
2．模糊控制规则表
反应人工控制策略的完整控制规则是由若干条结构相同但语言值不同的模糊条件语句组成，这组模糊条件语句表达的控制规则，也可用模糊控制规则表来表达。
3．系统控制规则的模糊关系
由模糊推理可知，每一条模糊条件语句都可以用其论域积集上的一个模糊关系来表达，而一组模糊控制规则又相当于一组模糊条件语句的总和，因此，整个系统控制规则的模糊关系为
式中的每个模糊关系对应于一条控制规则，而总模糊关系
控制算法，是整个系统的控制规则。
4．模糊推理 体现了模糊控制器的全部
当给定模糊控制器某个或某些输入模糊集合时，模糊控制器可根据模糊控制规则出输出模糊集合。 给
若输入量为and ，模糊控制规则为
，则根据推理合成规则可写出输出变量为：
5．输出信息的模糊判决
最终实现控制，需要从模糊控制器输出的模糊集合中判决出一个确定的控制量，这就是模糊判决。
（1）最大隶属度法
在模糊集合中选取隶属度最大的论域元素作为确定量输出。
（2）取中位数法
以输出模糊集合隶属度曲线和论域元素横坐标所围面积的等分线确定的输出值。
（3）加权平均法
三种方法各有特点，输出模糊集合的隶属度曲线不对称时，各判决方法的判决结果不一定相同。
对判决结果取整后，得到的是输出论域中的一个确定元素（量化等级），还需要通过事先选定的比例因子ku转变为确定的输出量，即用量化等级y0与ku之积求得输出控制量。
6．基本模糊控制器设计
以双输入-单输出模糊控制器为例，基本模糊控制器的设计步骤如下：
（1）确定模糊控制算法
写出双输入-单输出模糊控制器控制规则的条件语句，并把条件语句表示为模糊关系； 由模糊推理合成规则表示出控制器的输出变化量
（2）建立模糊控制查询表
把全部的误差和误差变化率采样值量化处理；
由控制规则计算出相应的控制量的变化值
成模糊控制查询表。 ，并可表示为矩阵，再将此矩阵制
模糊控制算法由计算机程序实现，事先用计算机离线计算查询表；在模糊控制过程中，计算机在线输入误差及误差变化率，并进行模糊化处理，经查找查询表后输出控制量。
模糊控制器的工作原理辅导
模糊控制是模仿人的思维方式和人的控制经验来实现的一种控制。把模糊集合的理论应用于控制就可以把人的经验形式化，在控制过程中实现模糊推理与决策。
一、模糊控制系统的组成
在工程实践中，操作人员的控制策略是用自然语言表达的，因此，模糊控制系统用语言变量作为描述操作机构控制策略的基础。
如果用模糊集合作工具，设计一个控制器去模仿人的控制策略，以控制工业过程，就构成了模糊控制器。
要实现语言控制的模糊控制器，必须要解决三个问题：
1．把确定量转化为对应的模糊量
普通数字控制器的输入信号是用数值表示的，它是误差测量值的确定量，而模糊控制器处理的信息是用语言变量值表示的模糊量。因此，设计模糊控制器要解决的首要问题是如何把确定量转化为对应的模糊量。
在模糊集合基础中讲到的模糊集合、隶属度函数、模糊语言变量等概念是把确定量转化为对应的模糊量的基础。
2．模糊控制规则的形成和推理
用模糊输入值适配控制规则，即通过操作者的控制经验制定模糊控制规则，并执行模糊逻辑推理，以得到一个输出模糊集合。这是模糊控制器的核心部分。
在模糊集合基础中讲到的模糊推理规则及模糊条件推理是形成模糊控制规则的理论基础。
3．模糊输出量的解模糊判决
由输出模糊集合，求解一个具有代表性的确定值作为控制量，目的是把模糊输出量的分布范围概括合并成确定的单点输出值加到执行器上实现控制。
二、确定量的模糊化
1．量化因子
模糊控制器的语言变量一般取系统误差及其变化率，误差及其变化率的实际变化范围即为输入语言变量的基本论域。
误差的量化因子定义为
式中，emax为误差的最大值，n为范围内误差量化的区间数目。
量化因子ke选定后任何误差都可确定其在基本论域上的量化等级ni。
2．比例因子
设u为模糊控制器的输出量的变化量，其基本论域为〔－，〕
输出量的比例因子定义为
式中，为输出量变化量的最大值，n为基本论域的量化基本区间数目。 输出量的量化等级y0确定后，y0与ku之积，即为输出控制量的变化量。
3．语言变量值
输入量（误差、误差变化率）与输出量（控制量）的变化量均为语言变量，常用的语言
变量可分为七个语言变量值，用、、、、、、
表示；如对零也区分正负，可把分为和，而得到八个语言变量值。
4．语言变量赋值表
每个语言变量的取值，都对应于其论域上的一个模糊集合，该模糊集合由隶属度函数来描述。因此，在选定模糊控制器的语言变量及所取的语言值后，可建立语言变量赋值表，以清楚地显示各语言变量的取值所对应的模糊集合的隶属度。
表中数据，即模糊集合的隶属度函数可通过总结专家经验或采用模糊统计方法来确定。
5．确定量的模糊化
（1）根据确定量及量化因子ke求在基本论域上的量化等级ni。
（2）查找语言变量赋值表，找出在量化等级上与最大隶属度对应的模糊集合，此模糊集合即为确定数的模糊化结果。
三、模糊控制算法
模糊控制算法即模糊控制规则，目的是根据模糊输入量按照控制规则执行推理得到输出量的模糊集合，因此，它是模糊控制器的核心。
1．模糊条件语句
模糊控制规则是将人工经验或操作策略总结而成的一组模糊条件语句。这些条件语句的基本形式有：
（1）单输入-单输出模糊控制器的模糊规则
单输入-单输出模糊控制器的模糊规则有两种形式：
Ifthen
Ifthenelse
（2）双输入-单输出模糊控制器的模糊规则
Ifandthen
其他多输入-单输出、双输入-多输出模糊控制器的模糊规则是上述规则的扩展。
2．模糊控制规则表
反应人工控制策略的完整控制规则是由若干条结构相同但语言值不同的模糊条件语句组成，这组模糊条件语句表达的控制规则，也可用模糊控制规则表来表达。
3．系统控制规则的模糊关系
由模糊推理可知，每一条模糊条件语句都可以用其论域积集上的一个模糊关系来表达，而一组模糊控制规则又相当于一组模糊条件语句的总和，因此，整个系统控制规则的模糊关系为
式中的每个模糊关系对应于一条控制规则，而总模糊关系
控制算法，是整个系统的控制规则。
4．模糊推理 体现了模糊控制器的全部
当给定模糊控制器某个或某些输入模糊集合时，模糊控制器可根据模糊控制规则出输出模糊集合。 给
若输入量为and ，模糊控制规则为
，则根据推理合成规则可写出输出变量为：
5．输出信息的模糊判决
最终实现控制，需要从模糊控制器输出的模糊集合中判决出一个确定的控制量，这就是模糊判决。
（1）最大隶属度法
在模糊集合中选取隶属度最大的论域元素作为确定量输出。
（2）取中位数法
以输出模糊集合隶属度曲线和论域元素横坐标所围面积的等分线确定的输出值。
（3）加权平均法
三种方法各有特点，输出模糊集合的隶属度曲线不对称时，各判决方法的判决结果不一定相同。
对判决结果取整后，得到的是输出论域中的一个确定元素（量化等级），还需要通过事先选定的比例因子ku转变为确定的输出量，即用量化等级y0与ku之积求得输出控制量。
6．基本模糊控制器设计
以双输入-单输出模糊控制器为例，基本模糊控制器的设计步骤如下：
（1）确定模糊控制算法
写出双输入-单输出模糊控制器控制规则的条件语句，并把条件语句表示为模糊关系； 由模糊推理合成规则表示出控制器的输出变化量
（2）建立模糊控制查询表
把全部的误差和误差变化率采样值量化处理；
由控制规则计算出相应的控制量的变化值
成模糊控制查询表。 ，并可表示为矩阵，再将此矩阵制
模糊控制算法由计算机程序实现，事先用计算机离线计算查询表；在模糊控制过程中，计算机在线输入误差及误差变化率，并进行模糊化处理，经查找查询表后输出控制量。