模糊控制在工业生产中的应用示例与方案

1.模糊控制类型

PLC中常采用模糊控制与传统PID控制结合，以改善控制系统的控制品质。应用示例如下：

（1）预先控制

预先控制（Pre-Control）的控制方案如图5-47所示。图中，模糊控制功能块与常规PID控制器组合，由模糊控制功能块提供一个校正信号，补充常规PID控制器。

这里，模糊控制器利用偏差和偏差的微分实现模糊控制，并作为前馈信号，组成类似前馈-反馈的控制系统。

图5-47 模糊控制用于预先控制

（2）常规PID控制器的参数自整定

图5-48显示用模糊控制功能块的输出作为常规PID控制器的参数自整定的控制方案。

图5-48 模糊控制用于常规PID参数自整定

（3）直接用模糊功能块组成模糊控制器

这类控制系统应用生产过程的经验知识和语言控制策略，组成模糊控制系统，常用于需要操作员干预的许多生产过程的控制。图5-49是直接模糊控制框图。采用偏差和偏差微分的控制方案是最常用的直接模糊控制方案。

图5-49 直接模糊控制

2.模糊控制应用示例

工业生产过程中，常采用被控变量液位LEVEL的偏差E1和偏差的微分DE1作为模糊控制器的输入信号，用VLV作为模糊控制器的输出。下面是一个示例。

（1）模糊化

可将偏差E1和偏差微分DE1分为五段。其隶属函数如图5-50所示。

根据图5-50确定隶属度的方法如下。假设输入E1为4，DE1为2，则从图5-50可得E1为4时PS隶属度是8/9，PL隶属度是1/3，其他项的隶属度为0。转化为语言变量的值为{0，0，0，0.89，0.33}，或表示为“正小，稍偏大”。DE1为2时PS1隶属度是2/3，DE1为2时ZO1隶属度是1/3，其他项的隶属度为0。转化为语言变量的值为{0，0，0.33，0.67，0}，或表示为“偏正，接近零”。(www.xing528.com)

图5-50 输入变量的隶属度函数

（2）清晰化

输出变量VLV也分为五段，其隶属函数如图5-51所示。

（3）推理规则

1）聚集：用于确定前件的符合程度。例如，可列出下列规则：

如图5-51，对E1=4及DE1=2，采用聚集原理，用MIN算子，有

2）激活：用于确定结论的满足程度。由于未采用单点集作为输出，因此，该项未用。

3）综合：采用MAX算子。如果有两个输入和一个输出，且两个输入变量仅以AND结合，则规则库可用矩阵形式，例如，可获得表5-53所示输入变量和输出变量之间的模糊关系。需注意，表中输出变量的值与执行器的形式有关。例如，NLV可表示控制阀全开，PLV表示控制阀全关等。

图5-51 输出变量的隶属度函数

表5-53 输入变量和输出变量之间的模糊关系

（4）编程