模糊控制在基于CAN總線(xiàn)的數據采集與控制系統中的應用
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CAN總線(xiàn)最早由德國的BOSCH公司提出，它具有以下性能:
(1) 多主方式工作，非破壞性的基于優(yōu)先權的總線(xiàn)仲裁技術(shù);
(2) 采用短幀結構，受干擾概率低，每幀信息都有CRC校驗及其它檢錯措施;
(3) 對嚴重錯誤具有自動(dòng)關(guān)閉總線(xiàn)功能，使總線(xiàn)其它操作不受影響;
(4) 靈活的傳輸介質(zhì)，多樣、快速和遠距離的信息傳送方式。
基于CAN總線(xiàn)的以上特點(diǎn)，我們設計了一種采用CAN總線(xiàn)技術(shù)和模糊控制技術(shù)的控制系統，其結構框圖如圖1所示。
2 模糊控制器的設計
模糊控制器的設計主要是設定各輸入與輸出變量模糊子集的隸屬函數?模糊變量的量化論域、模糊控制規則、輸入輸出變量的比例變換因子等參數。常規模糊控制器的輸入是將連續信息經(jīng)量化因子量化成幾個(gè)等級后的數據，但因不能把輸入論域無(wú)限細分，只能劃分為有限的幾個(gè)等級，且由于系統沒(méi)有積分環(huán)節，所以在系統的平衡點(diǎn)附近容易產(chǎn)生振蕩或出現極限環(huán)。針對常規模糊控制器不能消除穩態(tài)誤差的情況，我們設計了一種智能型模糊控制器，其結構圖如圖2所示。
該模糊控制器與常規模糊控制器的不同之處就是在控制規則庫上并聯(lián)了一積分環(huán)節以減少或消除系統的穩態(tài)誤差。其控制規則可根據系統的控制響應曲線(xiàn)來(lái)獲得，為了使系統輸出盡快跟蹤輸入且使系統誤差在允許的精度范圍內，采用了分段引入積分環(huán)節。在系統響應曲線(xiàn)偏離平衡點(diǎn)即系統誤差趨勢增大時(shí)，引入積分作用;而在系統響應曲線(xiàn)從偏離點(diǎn)趨向平衡點(diǎn)即系統誤差趨勢變小時(shí)，取消積分作用。并且K值的大小要適中，過(guò)大會(huì )使系統振蕩，過(guò)小體現不了積分作用。此設計思想可寫(xiě)成如下表達式形式:
其中，f(e，ec)為模糊控制規則部分的輸出，K∫Edt為積分環(huán)節的輸出。
由圖2可知，該模糊控制器的輸入為系統的偏差e和偏差變化率ec，輸出為控制量的增量Δu;ke、kc為量化因子，ku為比例因子;E、EC、ΔU分別為e、ec和Δu的模糊語(yǔ)言變量。輸入、輸出變量被劃分為正大(PL)、正中(PM)、正小(PS)、零(ZO)、負小(NS)、負中(NM)、負大(NL)7個(gè)模糊狀態(tài)，其相應論域為{-6，-5，-4，-3，-2，-1，0，1，2，3，4，5，6}13個(gè)等級。在充分考慮到控制系統的非線(xiàn)性?大時(shí)滯等情況下，根據專(zhuān)家先驗知識和現場(chǎng)熟練操作者總結出來(lái)的操作經(jīng)驗，我們得出如下的控制規則，如表1所示。
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