【正文】 在 ifthen 規(guī)則中，當(dāng)“ is”分別出現(xiàn)在前提和結(jié)果中時(shí)，其意義完全不同。 注意“ good”用一個(gè) 0 和 1 之間的數(shù)字表示，因此所謂的前提是一個(gè)解析，它返回一個(gè) 0 和 1 之間的單位。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 例如，要購(gòu)買一個(gè)軟件，其價(jià)格由其用戶界面和軟件功能決定。實(shí)質(zhì)上，該表達(dá)式描述了變量 x 與 y 之間的關(guān)系。一個(gè)單獨(dú)的模糊 ifthen 規(guī)則形式如下： if x is A then y is B 其中， A 和 B 是由模糊集合分別定義在 x， y范圍 (論域 )上的語(yǔ)言值。溫度控制規(guī)則共 56 條如表 所示： 表 模糊 控制規(guī)則表 U EC E PB PM PS O NS NM NB PB PB PB PB PB PM O O PM PB PB PB PB PM O O PS PM PM PM PM O NS NS PO PM PM PS O NS NM NM NO PM PM PS O NS NM NM NS PS PS O NM NM NM NM NM PS PS O NM NM NM NM NB O O NM NB NB NB NB 模糊 ifthen 規(guī)則又稱模糊隱含或模糊條件語(yǔ)句。 7．計(jì)算機(jī)執(zhí)行完 1~6 步驟后，即完成了對(duì)被控對(duì)象的一步控制，然后等到下一次A/D 采樣，再進(jìn)行第二步控制，這樣循環(huán)下去，就完成了對(duì)被控對(duì)象的控制。 R (42) 6．逆模糊化。 5．模糊推理。它是模糊控制系統(tǒng)的核心，是專家的知識(shí)或 現(xiàn)場(chǎng)操作人員的經(jīng)驗(yàn)的一種體現(xiàn)，即控制中所需要的策略。同時(shí)，把語(yǔ)言變量 E、 EC 的語(yǔ)言值化為某適當(dāng)論域上模糊子集 (如“大”、“小”、“快”、“慢”等 )。 控 制 規(guī) 則模 糊 化 處 理 逆 模 糊 化計(jì) 算 誤 差 變 化 率模 糊 推 理EE CeUu 圖 模糊控制 系統(tǒng) 的組成 3．輸入量的模糊化。 2．計(jì)算誤差變化率 dtde 。模糊控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)可由模糊控制通用芯片實(shí)現(xiàn)或由計(jì)算機(jī) (或微處理機(jī) )的程序來(lái)實(shí)現(xiàn)，用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的具體過(guò)程如下： 1．求系統(tǒng)給定值與反饋值的誤差 e。根據(jù)電 阻 爐的響應(yīng)情況，計(jì)算出采樣時(shí)刻的溫度誤差 e 和誤差變化 ec，然后將溫度誤差 e 和誤差變化 ec 作為模糊控制系統(tǒng)的輸入， 使之 可以滿足不同時(shí)刻的溫度誤差 E和誤差變化 EC 之間的模糊關(guān)系，在進(jìn)行中不斷檢測(cè)溫度誤差 E和誤差變化 EC，運(yùn)用模糊推理進(jìn)行模糊運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)對(duì)參數(shù)的最佳調(diào)整，從而使被控制對(duì)象具有良好的動(dòng)、內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 靜態(tài)性能。 模糊控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)一般分為六個(gè)環(huán)節(jié)：模糊控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，模糊化設(shè)計(jì)，模糊控制規(guī)則設(shè)計(jì)，模糊算法設(shè)計(jì)，反模糊化設(shè)計(jì)和模糊控制系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)。 模糊控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 模糊控制策略 模糊邏輯控制是以模糊集合論，模糊語(yǔ)言變量及模糊邏輯推理為基礎(chǔ) 的一種計(jì)算機(jī)控制。 R (41) 式 (41)中，“ 。 對(duì)于模糊命題“若 A 則 B”， 在 1973 年利用模糊變換關(guān)系提出了近似推理的方法，稱為模糊推理合成規(guī)則。 模 糊推理是不確定性推理方法的一種，其基礎(chǔ)是模糊邏輯，它是一種以模糊判斷為內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 前提，運(yùn)用模糊語(yǔ)言規(guī)則，推出一個(gè)新的近似的模糊判斷結(jié)論的方法。 “屬于”，“接近”，“偏向于”，“傾向于”等詞是另外一種算子，叫做判定化算 子。模糊化算子的產(chǎn)生，對(duì)模糊控制有很重要的意義。 把“大概”，“大約”，“近乎”等詞加在一個(gè)單詞的前面，會(huì)使該詞的確切詞義模糊化。 把“很”，“極”，“略”，“比較”，“微”等修飾詞加在一個(gè)單詞的前面 ， 會(huì)改變?cè)撛~的意義，使之變?yōu)橐粋€(gè)新詞。語(yǔ)言算子是指語(yǔ)言系統(tǒng)中的一類修飾字詞的前綴詞或模糊量詞，通常加在單詞或詞組的前面，用來(lái)調(diào)整單詞或詞組的含義。例如，“年幼”、“年輕”、“年老”等用模糊語(yǔ)言表示的模糊集合。 （ 1） 語(yǔ)言變量是 以 自然語(yǔ)言中的字、詞或句作為名稱，并且以自然語(yǔ)言中的單詞或詞組作為值的變量，它不同于一般數(shù)學(xué)中以數(shù)為值的數(shù)值變量。這些含有模糊概念的語(yǔ)言可以稱為模糊語(yǔ)言。自然語(yǔ)言的重要特點(diǎn)是它的模糊性，即自然語(yǔ)言中的某些詞匯很難用定量的方法確定它的確切外延。傳感器在模糊控制系統(tǒng)中占有十分重 要的地位，它的精度往往直接影響整個(gè)控制系統(tǒng)的精度，因此，在選擇傳感器時(shí)，應(yīng)注意選擇精度高且穩(wěn)定性好的傳感器。傳感器是將被控對(duì)象或各種過(guò)程的被控制量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)（模擬或數(shù)字）的一類裝置。對(duì)于那些難以建立精確數(shù)學(xué)模型的復(fù)雜對(duì)象，更適宜采用模糊控制。它可以是一種設(shè)備或裝置以及它們的群體，也可以是一個(gè)生產(chǎn)的、自然的、社會(huì)的、生物的或其他各種的狀態(tài)轉(zhuǎn)移過(guò)程。 （ 3） 執(zhí)行機(jī)構(gòu)：包括各交、直流電動(dòng)機(jī)，伺服電動(dòng)機(jī)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥和液壓電動(dòng)機(jī)、液壓缸等。模糊控制器通過(guò)輸入 /輸出接口從被控對(duì)象獲取數(shù)字信號(hào)量，并將模糊控制器決策的輸出數(shù)字信號(hào)經(jīng)過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換，將其轉(zhuǎn)變?yōu)槟M信號(hào)，然后送給被控對(duì)象。而在模糊控制理論中，則采用基于模糊控制知識(shí)表示和規(guī)則推理的語(yǔ)言型“模糊控制器”，這也是模糊控制系統(tǒng)區(qū)別于其他自動(dòng)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)所在。由于被控對(duì)象的不同，以及對(duì)系統(tǒng)靜態(tài)、動(dòng)態(tài)特性的要求和所應(yīng)用的控制規(guī)則（或策略）各異，可以構(gòu)成各種類型的控制器，如在經(jīng)典控制理論中，用運(yùn)算放大器加上阻容網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的 PID 控制器和由前饋、反饋環(huán)節(jié)構(gòu)成的各種串、并聯(lián)校正器 。模糊控制屬于計(jì)算 機(jī)數(shù)字控制的一種形式，它的組成類似于一般的數(shù)字控制系統(tǒng)，其框圖如圖 所示。從線性控制與非線性控制的角度分類，模糊控制是一種非線性控制；從控制器的智能性看，模糊控制屬于智能控制的范疇，而且它已成為目前實(shí)現(xiàn)智能控制的一種重要而有效的形式。 其基本思想是在被控對(duì)象的模糊模型的基礎(chǔ)上，用機(jī)器去模擬人對(duì)系統(tǒng)控制的一種方法。 到目前為止，模糊控制還沒(méi)有統(tǒng)一的定義。 1984 年，國(guó)際模糊系統(tǒng)學(xué)會(huì)成立。 1986 年，在日本，基于模糊控制技術(shù)所開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品及系統(tǒng)開(kāi)始出現(xiàn)，并在實(shí)際應(yīng)用中取得明顯的經(jīng)濟(jì)效益。模糊控制較大規(guī)模的研究是從 1980 年開(kāi)始的。他以模糊數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)，用語(yǔ)言規(guī)則表示方法和先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，由模糊推理進(jìn)行判決的一種高級(jí)控制策略。操作人員恰恰是利用了人腦的特點(diǎn)，通過(guò)對(duì)外界事物進(jìn)行識(shí)別與判決，使看來(lái)不經(jīng)意的模糊手動(dòng)操作達(dá)到精確控制的目的。盡管數(shù)值計(jì)算與計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展為求解模型參數(shù)提供了有效的方法和工具，但由于這些模型方程中有眾多的參數(shù)需要估計(jì)，而求解這些參數(shù)時(shí)又往往缺少足夠的信息特征和信息量，因此限制了現(xiàn)代控制理論的有效應(yīng)用?，F(xiàn)代控制理論為控制復(fù)雜系統(tǒng)提供了新的思路。該算法由于其簡(jiǎn)單實(shí)用而被廣大工程技術(shù)人員所熟悉。它是一種在工業(yè)生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用的常規(guī)控制算法，屬于線性控制。智能控制又包括模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、專家控制和仿人智能控制等。 表 按擴(kuò)充響應(yīng)曲線法整定參數(shù) 控制度 控制規(guī) 律 T Kp Ti Td PI /τ PID /τ PI /τ PID /τ PI /τ PID /τ PI /τ PID /τ 以上 兩種方法適用于被控對(duì)象是一階慣性純滯后環(huán)節(jié)。 （ 4） 根據(jù)所求得的 TΤ 、τ和它們的比值 TΤ /τ，選擇一個(gè)控制度，查表即可求得控制器的 pK 、 iT 、 dT 和采樣周期 T。 （ 2） 用記錄儀記錄被調(diào)量在階躍輸入下的整個(gè)變化過(guò)程曲線，如 圖 所示。 表 按擴(kuò)充臨界比例度法整定參數(shù) 控制度 控制規(guī)律 T Kp Ti Td PI K? TK PID K? TK TK PI K? TK PID K? TK PI K? TK PID K? TK TK PI K? PID K? TK 2． 擴(kuò)充響應(yīng)曲線法 在模擬控制系統(tǒng)中可以用響應(yīng)曲線法代替臨界比例 度法，因此在 DDC 中也可以用擴(kuò)充響應(yīng)曲線法代替擴(kuò)充臨界比例度法。例如，當(dāng)控制度為 時(shí)，就是指 DDC 與模擬控制效果相當(dāng) ； 控制度為 時(shí)，是指DDC 比模擬控制效果差?？刂菩Ч脑u(píng)價(jià)函數(shù)通常用 誤差平方面積 ? ?20 e t dt??表示。 （ 3） 選擇控制度 。然后逐漸減小比例度 1pK?????????，直到系統(tǒng)發(fā)生持續(xù)等幅振蕩。 （ 2） 用選定的采樣周期使系統(tǒng)工作。 1． 擴(kuò)充臨界比例度法 擴(kuò)充臨界比例度法是以模擬 控制 中使用的臨界比例度法為基礎(chǔ)的一種 PID數(shù)字控制參數(shù)的整定方法。 按簡(jiǎn)易工程整定法整定參數(shù) 在連續(xù)控制系統(tǒng)中，模擬 控制 的參數(shù)整定方法較多，但簡(jiǎn)單易行的方法還是簡(jiǎn)易工程法。 PID 控制的參數(shù)整定 數(shù)字控制系統(tǒng)就其本 質(zhì)來(lái)說(shuō)是一種采樣控制系統(tǒng)。 （ 2） 增量 式 PID 控制算法只給出控制增量，因而誤差動(dòng)作小。 增量 式 PID 與位置 式 PID 控制算法，本質(zhì)上是一樣的，僅在計(jì)算方法上有所變化。 在很多控制系統(tǒng)中，由于執(zhí)行機(jī)構(gòu)是采用步進(jìn)電機(jī)或多圈電位器進(jìn)行控制的，所以，只要給一個(gè)增量信號(hào)即可。 由于 式 （ 37） 的輸出值與閥門(mén)開(kāi)度的位置一一對(duì)應(yīng)，因此通常把式 （ 37） 稱為位置 式 PID 控制算式。 PID 的控制算法 在模擬控制系統(tǒng)中， PID 算法的表達(dá)式為： ? ? ? ? ? ??????? ??? ? to Dip dttdeTtdteTteKtP 1)()( （ 34） 式中 ： ()Pt ─調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)； ()et ─調(diào)節(jié)器的偏差信號(hào)，它等于測(cè)量值與給定值之差； Kp ─調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)； iT ─調(diào)節(jié)器的積分時(shí)間； DT ─調(diào)節(jié)器的微分時(shí)間。由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字 PID 控制正在逐漸取代模擬 PID 控制。 PID內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 控制器成為一種應(yīng)用廣泛的控制器。在階躍信號(hào)作用下，首先是比例和微分作用，使控制器控制作用加強(qiáng)；然后再進(jìn)行積分，直到最后消除靜差為止。 采用 PID 控制器，從靜態(tài)和動(dòng)態(tài)方面改善了控制器的品質(zhì)。偏差變化越快， u3(t)越大，反饋校正量越大。對(duì)溫度參量等滯后較大的對(duì)象，宜選 Ti 大一些。增大 Ti將減慢消除靜差的過(guò)程 (降低響應(yīng)速度 )。積分作用加人可以消除系統(tǒng)靜差。 第二部分 是積分控制部分，輸出為 ? ? ? ?2 01 tp iu t K e t dtT? ?,只要偏差 e(t)不為 0，它將通過(guò)累積作用影響控制量，以求減小偏差 ?？刂谱饔玫膹?qiáng)弱取決于 Kp 的大小。其控制規(guī)律是： ? ? ? ? ? ? ? ??????? ??? ? t Dip dttdeTdtteTteKtu01 (33) 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） u(t)是控制器的輸出； e(t)是控制器的輸入，是偏差值，即給定值 r(t)與被控參數(shù)實(shí)際輸出 y(t)的差值： e(t)=r(t)y(t)， Kp 是比例系數(shù)； Ti 是積分時(shí)間常數(shù)； TD 是微分時(shí)間常數(shù)。人們?cè)趯?duì) PID 控制方法 應(yīng)用的同時(shí)，也對(duì)其控制算法進(jìn)行了各種改進(jìn)，例如：不完全微分 PID 算式、積分分離 PID算式、變速積分 PID 算式和帶死區(qū) PID 算式等。對(duì)于時(shí)變對(duì)象和非線性系統(tǒng)，基本的 PID 控制更是顯得無(wú)能為力。 PID 控制 的發(fā)展經(jīng)歷了液動(dòng)式、氣動(dòng)式幾個(gè)階段，目前正經(jīng)歷由模擬控制向著數(shù)字化、智能化控制的方向發(fā)展階段 ， 這些數(shù)字化、智能化的控制有著傳統(tǒng)的模擬控制無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)，如：可以靈活的改變控制參數(shù)；可以靈活的改變控制策略等 【 6】 。雖然隨著控制理論的發(fā)展和控制手段的更新，許多基于現(xiàn)代控制理論的新型控制 方法 不斷出現(xiàn)，但 PID 控制仍是最重要的控制方法。在美國(guó)，據(jù)控制 工程雜志估計(jì)，有 90%以上的工業(yè)控制采用的是 PID 控制。盡管 1940 年以來(lái)，許多先進(jìn)的控制方法不斷推出，但 PID 控制 方法 以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，被廣泛應(yīng)用于冶金、化工、電力、輕工和機(jī)械等工業(yè)過(guò)程控制中。在過(guò)程控制中， 90%以上的控制回路采用 PID類型的控制，因此，大多數(shù)反饋回路采用該方法或其較小的變形來(lái)控制。 PID 控制能解決許多控制問(wèn)題，尤其 是 在動(dòng)態(tài)過(guò)程是良性 或者是 性能要求不太高的情 況下。它是迄今為止最通用的控制方法。 PID 控制算法是按誤差的比例，積分、微分進(jìn)行控制的，其參數(shù)可以在現(xiàn)場(chǎng)在線整定，由于軟件設(shè)計(jì)的靈活性，一般可以得到較好的控制效果。 本系統(tǒng)采用 級(jí) K 型熱電偶。 級(jí) 在 200~0℃之間，其誤差為177。 級(jí) 在 0~1200℃之間，其誤差為177。 傳感器采用 K 型熱電偶，它的精度分為三級(jí)： 級(jí) 在 0~1000℃之間，其誤差為177。除此以外，熱電偶還具有明顯的優(yōu)點(diǎn)： （ 1） 結(jié)