如何利用模糊法进行控制和决策？

“模糊”是人类感知万物、获取知识、思维推理、决策实施的重要特征。“模糊”比“清晰”所拥有的信息容量更大，内涵更丰富，更符合客观世界。在日常生活中，人们的思维中有许多模糊的概念，如大、小、冷、热等，都没有明确的量化，只用模糊集合来描述。人们常用的经验规则都是用模糊条件语句表达，例如，当我们拧开水阀往水桶里注水时，有这样的经验：桶里没水或水较少时，应开大水阀；桶里水较多时，应将水阀关小一些；当水桶里水快满时，则应把阀门关得很小；而水桶里水满时应迅速关掉水阀。其中一些词，“较少”、“较多”、“小一些”、“很小”等，这些表示水位和控制阀门动作的概念都具有模糊性。即有经验的操作人员的控制规则具有相当的模糊性。模糊控制就是利用计算机模拟人的思维方式，按照人的操作规则进行控制，实现人的控制经验。

模糊控制理论是由美国著名的学者加利福尼亚大学教授Zadeh·L·A于1965年首先提出的，它以模糊数学为基础，用语言规则表示方法和先进的计算机技术，由模糊推理进行决策的一种高级控制策略。1974年，英国伦敦大学教授Mamdani·E·H研制成功第一个模糊控制器，充分展示了模糊技术的应用前景。

太阳电池是一种非线性直流电源。在不同的日照强度和环境温度下，太阳电池阵列的最大功率点是不同的。模糊法用于光伏电池阵列最大功率点跟踪，不需要知道太阳光伏阵列精确的数学模型，也不需要知道环境温度和日照强度，而是在运行的过程中不断改变可控参数的整定值，使得当前工作点逐渐向峰值功率点靠近，最后工作在最大功率点附近，因此，运用模糊自寻优方法可以实现最大功率点的跟踪。其步骤为：对光伏发电系统进行建模分析，将占空比步长作为控制变量，根据光伏功率变化的幅度对占空比进行自适应调整，参考占空比扰动观察法的原理，取目标函数为光伏电池的输出功率，可控量为用来控制Boost（升压式）变换器的PWM信号的占空比ρ。PWM为定频调宽，即恒定，只改变导通时间t_on或关断时间t_off，亦称为脉冲宽度调制。其中：占空比，T=t_on^＋toff，T为工作周期。

根据功率值的变化量和前一刻的占空比调整步长，来决定这一刻的调整步长大小。模糊控制器的第n时刻的输入量为光伏系统第n时刻功率的变化量和第n－1时刻的占空比步长。第n时刻的输出量为第n时刻的占空比步长。遵循以下原则：

若输出功率增加，则继续原来的步长调整方向，否则向相反方向调整步长。离最大功率点较远时，采用较大步长，加快跟踪速度；离最大功率点较近时，采用小步长减少功率损失。

根据光伏系统的特点，选择三角形作为隶属度函数的形状，并且曲线距离原点越近，曲线越陡；距离原点越远，曲线越缓。(www.xing528.com)

由光伏系统占空比和输出功率之间的特性曲线分析得到以下几条原则：

1）如果输出功率增加，则继续向原来步长方向调整，否则取相反方向。

2）最大功率点附近，采用较小的步长，减少搜索损失；最大功率点较远处，采用较大步长，以加快跟踪速度。

3）温度、日照强度等因素发生变化导致光伏系统功率发生较大变化时，系统能迅速地作出反应。