一种基于PCC的通用糊控制器的设计.docVIP

一种基于PCC的通用模糊控制器的设计 西北工业大学（西安 710072） 齐蓉 林辉 谢利理 李玉忍 【摘要】A PCC- based Universal Fuzzy Controller Design Qi rong Lin hui Xie Lili Li Yuren Abstract：In this paper, Universal Fuzzy Controller based on the Programmable Computer Controller ( PCC ) module, achieves prefer control function via the method of off-line inference and on-line interpolation bottom on Look-up table. the arithmetic of increment/position and end up area fuzzy control output and the method of duality three point interpolation are used, all of this improve its performance greatly. Look-up table is stored as data module. On-line part is a function block used conveniently. Look-up table and on-line part are loaded into CPU module. Universal Fuzzy Controller has complete functions and is easy to operate. So it can be used as one part of the industrial process control or a valuable associated software for analyzing and simulating control systems. Key words： Fuzzy control, PCC 1 引言 新一代的可编程计算机控制器（Programmable Computer Controller，简称PCC）以其高可靠性、编程方便、耐恶劣环境、功能强大等特性已成为工业控制领域中增长速度最迅猛的工业控制设备，它能很好地解决工业控制领域普遍关心的可靠、安全、灵活、方便、经济等问题。现代控制系统中的模糊控制能方便地解决工业领域中常见的非线性、时变、大滞后、强耦合、变结构、结束条件苛刻等复杂问题。这两者的结合，能在实际工程应用中产生巨大价值。基于PCC的通用模糊控制器是以纯软件实现的，对于PCC硬件模块除了最基本的硬件配置（CPU、应用程序内存地址区）以外不需要其他的额外配置。此外，由于一般模糊控制器的设计是依据实际控制问题，设计出适合于一定被控过程的控制器，使之达到预定的目标，因而它的隶属函数、控制规则以及用于控制的其它数据一旦确定并输入到微处理器的存储器中，便不会再改变。通用模糊控制器以通用化为目的，它必须可以根据用户的需要及实际的控制对象灵活地选择各模糊变量论域范围、变量子集、模糊推理和去模糊化的方法。本文研究了基于新一代PCC产品开发通用模糊控制器的几种算法，用离线计算、在线查表插值的方法实现模糊控制。 为了满足不同执行机构对控制量形式的要求，采用增量式/位置式模糊控制输出的算法，在增量式模糊控制输出时，可实现手动与自动之间的无扰动切换。为了消除由于频繁动作引起的振荡，采用了带死区的模糊控制算法。此外，一般的在线查表模糊控制器中存在着模糊量化取整环节，即当误差E与误差变化率EC不等于模糊语言值（例如NB，NM，NS，ZO，PS，PM或PB）时，对E和EC取整，这时从查询表中查到的控制量U只能近似地反映模糊控制规则，因此产生误差。由于量化误差的存在，不仅使模糊控制器的输出U不能准确地反映其控制规则，而且会造成调节死区，在稳态阶段，使系统产生稳态误差，甚至会产生颤振现象。文中提出二元三点插值法可从根本上消除了量化误差和调节死区，克服由于量化误差而引起的稳态误差和稳态颤振现象。图1给出了通用模糊控制器的基本组成结构。 图1 2 基于PCC的通用模糊控制器的设计 2.1 离线部分设计 离线部分的算法设计主要包括以下内容：选择模糊输入、输出变量的论域范围及模糊变量子集类型；确定各模糊变量的隶属函数类型；精确输入、输出变量的模糊化；制定模糊控制规则；确定模糊推理算法；模糊输