【正文】 移誤差變化率ec作為模糊控制器的輸入量，以電液比例減壓閥的出口壓力u作為輸出量。二維模糊控制器既克服了一維模糊控制器的控制效果不佳，又避免了多維控制器控制規(guī)則制定困難化、控制算法復雜化。整個控制系統(tǒng)框圖如圖34所示：EECu(t)Uece模糊化解模糊化模糊推理機KeKecKude/dt知識庫圖34 液壓控制系統(tǒng)模糊控制器設(shè)計圖在圖34中，Ke、Kec、Ku為引入的增益系數(shù)，分別為誤差系數(shù)Ke、誤差變化系數(shù)Kec和模糊控制器的輸出系數(shù)Ku，這三個系數(shù)的具體數(shù)值要根據(jù)實際情況進行調(diào)整；E、EC、U分別代表誤差系數(shù)、誤差變化系數(shù)、輸出系數(shù)的精確量；、分別代表E、EC、U對應(yīng)的模糊量。（2）模糊化取位移誤差e和誤差變化ec作為模糊控制器的輸入，取電液比例減壓閥出口壓力u作為模糊控制器的輸出。1）論域的離散化由于誤差和誤差變化率以及被控對象的控制量都是連續(xù)變化的，一般要將它們轉(zhuǎn)化為模糊集的離散論域才能供模糊控制器使用。為了表示和處理上的方便，離散論域一般定義為如下的規(guī)范形式：{ n，（n1），…，1，0，1，…，（n1），n }論域上n取多大，并沒有嚴格的規(guī)定，一般來說，點數(shù)越多，論域上模糊子集的定義越細膩，模糊化、模糊推理和解模糊處理也就越細膩。模糊控制器的控制作用和效果越細膩，控制精度就越高。但是點數(shù)太多也會帶來負面的效果，即運算處理量加大，數(shù)據(jù)庫的容量加大，使得計算機在時間和空間上的開銷變的很大。因此，對于一般的工業(yè)過程控制中輸入輸出論域離散點數(shù)，大部分都取十幾個，例如：{ 6，5，4，3，2，1，0，1，2，3，4，5，6 } 。在液壓控制系統(tǒng)的模糊控制器設(shè)計中，將位移誤差e的基本論域E設(shè)為[3，+3]mm，將基本論域E的精確量轉(zhuǎn)換為模糊子集論域X { 6，5，4，3，2，1，0，+1，+2，+3，+4，+5，+6 } ；位移誤差變化率ec的基本論域EC為[6，+6]mm/s，轉(zhuǎn)換后的模糊子集論域Y為 { 6，5，4，3，2，1，0，+1，+2，+3，+4，+5，+6 } ；電液比例減壓閥出口壓力u的基本論域U為[30，30]MPa，轉(zhuǎn)換后模糊子集論域Z為 { 6，5，4，3，2，1，0，+1，+2，+3，+4，+5，+6 } 。2）量化因子及比例因子的選擇為了進行模糊化處理，必須將輸入變量從基本論域轉(zhuǎn)換到相應(yīng)的模糊集的論域，這中間須將輸入變量乘以相應(yīng)的因子才能完成轉(zhuǎn)換過程，這種因子就是量化因子。量化因子一般用K表示，誤差的量化因子Ke及誤差變化的量化因子Kc分別由公式（33），（34）來確定，即 （33） （34）式中 n——誤差的模糊子集論域；xe——誤差的基本論域；m——誤差變化的模糊子集論域；xc——誤差變化的基本論域；輸出控制量的比例因子由式（35）決定，即 （35）式中 l——輸出控制量的模糊子集論域；yu——輸出控制量的基本論域；由于控制量的基本論域為一連續(xù)的實數(shù)域，所以，從控制量的模糊集論域到基本論域的變換，可以利用式（36）計算，即 （36）式中 lj——控制量模糊集論域中的任一元素；yui——控制量基本論域中的一個精確量；通過對比例因子和量化因子相比較可以看出，兩者均是考慮兩個論域變換而引出的，但對輸入變量而言，量化因子確實起到了量化的作用，而對輸出而言，比例因子只起比例作用，這分別從式（33）和（35）可以看出來。量化因子Ke及Kc的大小對控制系統(tǒng)的動態(tài)性能影響很大。Ke選的較大時，系統(tǒng)的超調(diào)也較大，過渡過程較長。Kc選擇較大時，超調(diào)量減小，但系統(tǒng)的響應(yīng)速度變慢。Kc對超調(diào)的遏制作用十分明顯。在液壓控制系統(tǒng)的模糊控制器設(shè)計中，位移誤差e的量化因子可以由式（37）計算得到： =6/3=2 （37）位移誤差變化率ec的量化因子可以由式（38）計算得到： =6/6=1 （38）電液比例減壓閥出口壓力u的比例因子可以由式（39）計算得到： =30/6=5 （39）3）I/O空間的模糊劃分I/O空間的模糊劃分是指輸入輸出語言變量的論域上定義了多少個基本模糊子集。因為每一個基本模糊子集的支集都覆蓋了論域上的某一區(qū)段，因此論域上定義了多少個基本模糊子集也就等于把論域劃分成了多少個區(qū)段，只不過在模糊劃分中，這些區(qū)段一般都互有重疊。通常來講，一個論域上定義的基本模糊子集多，控制動作越細膩，控制精度也會提高，但是，過多的劃分也不會正比地提高控制精度，而且模糊控制規(guī)則一般也不會總結(jié)到過細的程度。從以往國內(nèi)、外相關(guān)資料來看，對于一般的工業(yè)過程控制，I/O論域大多劃分為7個左右等級。如正大（PB）、正中（PM）、正?。≒S）、零（ZO）、負?。∟S）、負中（NM）、負大（NB），最佳的模糊劃分可以以此為基礎(chǔ)試湊得到。在實際工程中，模糊劃分和量化是有直接關(guān)系的。如果論域量化后含有2n+1個離散元素，而模糊劃分的模糊量為m個，設(shè)p為論域中元素的個數(shù)2n+1與模糊量的比值，即 （310）p2，當已知論域中離散的元素數(shù)量為2n+1時，進行模糊劃分所取的模糊量的個數(shù)m就可由式（311）求出： （311）～2之間的值，然后計算得出m的取值范圍，當求出m含小數(shù)時，可取接近的整數(shù)值。在液壓控制系統(tǒng)的模糊控制器設(shè)計中，已知n=6，根據(jù)公式（311）～，則m可以取值7或8，我們將誤差系數(shù)的精確量E模糊化后的模糊變量從屬于以下模糊子集：∈{ 負大,負中,負小,零,正小,正中,正大 }={ NB,NM,NS,ZO,PS,PM,PB }；誤差變化系數(shù)的精確量EC模糊化后的模糊變量從屬于以下模糊子集：∈{ 負大,負中,負小,零,正小,正中,正大 }={ NB,NM,NS,ZO,PS,PM,PB }；輸出系數(shù)的精確量U模糊化后的模糊變量從屬于以下模糊子集：∈{ 負大,負中,負小,零,正小,正中,正大 }={ NB,NM,NS,ZO,PS,PM,PB }；4）隸屬度函數(shù)在論域中模糊量的隸屬度函數(shù)形狀稱作為該模糊量的模糊表達。模糊表達的目的就在于取得最合適于控制目標的隸屬度函數(shù)，找出模糊子集隸屬度函數(shù)曲線的形狀，然后將確定的隸屬度函數(shù)曲線離散化，就得到了有限個點上的隸屬度，便構(gòu)成了一個相應(yīng)的模糊變量的模糊子集。隸屬度函數(shù)的確定過程，本質(zhì)上說可以是客觀的，但每個人對于同一個模糊概念的認識理解又有差異，因此，隸屬函數(shù)的確定又帶有主觀性。一般是根據(jù)經(jīng)驗或統(tǒng)計進行確定，也可由專家、權(quán)威給出。例如體操裁判的評分，盡管帶有一定的主觀性，但卻是反映裁判員們大量豐富實際經(jīng)驗的綜合結(jié)果。隸屬度函數(shù)形式有多種，可以是對稱的、非對稱的；也可以是三角形、梯形或鐘形的。經(jīng)驗分析表明，隸屬函數(shù)曲線形狀較尖的模糊子集其分辨率較高，控制靈敏度也較好；相反，隸屬函數(shù)曲線形狀較緩，控制特性也較緩慢，系統(tǒng)穩(wěn)定性較好。因此在實際應(yīng)用中，經(jīng)常采用梯形、三角形的隸屬函數(shù)。在液壓控制系統(tǒng)的模糊控制器設(shè)計中，隸屬度函數(shù)選用三角形的隸屬函數(shù)，三角形隸屬度函數(shù)的形狀較尖，且只與直線斜率有關(guān)，比較適合在線調(diào)整的自適應(yīng)模糊控制，分辨率高、靈敏度強，故輸入及輸出的隸屬度函數(shù)形狀均采用三角形，其隸屬函數(shù)曲線表示分別如圖35，36，37所示。μ（E）66420241ZONBNMNSPSPMPBX圖35 位移誤差E的隸屬函數(shù)μ（EC）66420241ZONBNMNSPSPMPBY圖36 位移誤差變化EC的隸屬函數(shù)μ（U）66420241ZONBNMNSPSPMPBZ圖37 輸出變量U的隸屬函數(shù)通過各輸入輸出變量的隸屬函數(shù)曲線可以得到其對應(yīng)的賦值表，如表31，32，33所示：表31 位移誤差e的賦值表量化等級隸屬度語言變量6543210123456NB100000000000NM000000000NS00010000000ZO0000001000000PS00000001000PM000000000PB000000000001表32 位移誤差變化ec的賦值表量化等級隸屬度語言變量6543210123456NB100000000000NM01000000000NS00010000000ZO00000100000PS00000001000PM00000000010PB000000000001表33 輸出變量u的賦值表量化等級隸屬度語言變量6543210123456NB100000000000NM01000000000NS00010000000ZO00000100000PS00000001000PM00000000010PB000000000001（3）模糊控制規(guī)則及解模糊算法的設(shè)計1）模糊控制規(guī)則的生成模糊控制規(guī)則是基于手動操作人員長期積累的控制經(jīng)驗和領(lǐng)域?qū)＜业挠嘘P(guān)知識，它是對被控對象進行控制的一個知識模型，它是模糊控制器設(shè)計的核心，它這個模型建立的是否準確，即是否準確地總結(jié)了操作人員的成功經(jīng)驗和領(lǐng)域?qū)＜业闹R，將決定模糊控制器控制功能的好壞。建立模糊控制規(guī)則的原則是：當誤差大或較大時，選擇控制量以盡快消除誤差為主；而當誤差較小時，選擇控制量要注意防止超調(diào)，以系統(tǒng)的穩(wěn)定性為主要出發(fā)點，從而使模糊控制系統(tǒng)滿足規(guī)定的性能指標。在液壓控制系統(tǒng)模糊控制器設(shè)計過程中，模糊控制規(guī)則的建立主要基于專家的經(jīng)驗和控制過程方面的知識，具體的專家經(jīng)驗如下:如果位移誤差e比較大時，則電液比例減壓閥出口壓力應(yīng)該迅速增大來使誤差迅速減??；如果位移誤差e比較小時，則電液比例減壓閥出口壓力應(yīng)該暫時不用變化，防止超調(diào)過大。根據(jù)對頂升過程中位移、壓力等變量的分析及專家經(jīng)驗指出的的頂升位移與電液比例減壓閥出口壓力之間的關(guān)系，生成以模糊語言表示的49條模糊控制規(guī)則。例如：當e=PB時，有七條控制規(guī)則:1）如果“誤差”為“正大”，“誤差變化”為“正大”，則“電液比例減壓閥出口壓力為正大”；(if e = PB and ec = PB then u = PB)；2）如果“誤差”為“正大”，“誤差變化”為“正中”，則“電液比例減壓閥出口壓力為正大”；(if e = PB and ec = PM then u = PB)；3）如果“誤差”為“正大”，“誤差變化”為“正小”，則“電液比例減壓閥出口壓力為正大”；(if e = PB and ec = PS then u = PB)；4）如果“誤差”為“正大”，“誤差變化”為“零”，則“電液比例減壓閥出口壓力為正大”；(if e = PB and ec = ZO then u = PB)；5) 如果“誤差”為“正大”，“誤差變化”為“負小”，則“電液比例減壓閥出口壓力為正中”；(if e = PB and ec = NS then u = PM)；6) 如果“誤差”為“正大”，“誤差變化”