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科技学院
智能控制论文
模糊控制的概述及模糊控制的应用
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模糊控制的概述及模糊控制在污水处理中的应用
摘要：模糊控制技术对工业自动化的进程有着极大地推动作用，本文简要讲述了模糊控制的定义、特点、原理和应用，简介模糊控制在污水处理中的应用。并讲诉了模糊控制的发展。
关键词：模糊控制；污水处理。
An overview of the fuzzy control and fuzzy control in application of
wastewater treatment
Abstract:Fuzzy control of industrial process automation has greatly promoted the role, the paper briefly describes the definition of fuzzy control, characteristics, principles and applications, Introduction to fuzzy control in wastewater treatment applications. And complaints about the development of fuzzy control.
Keywords: fuzzy control; sewage treatment.
1 引言
传统的自动控制控制器的综合设计都要建立在被控对象准确的数学模型(即传递函数模型或状态空间模型)的基础上，但是在实际中，很多系统的影响因素很多，油气混合过程、缸内燃烧过程等) ，很难找出精确的数学模型。这种情况下，模糊控制的诞生就显得意义重大。因为模糊控制不用建立数学模型不需要预先知道过程精确的数学模型。
2 概述
刘金琨在《智能控制》教材里提到模糊控制的定义和特点：2.1定义：从广义上，可将模糊控制定义为：“以模糊集合理论、模糊语言变量及模糊推理为基础的一类控制方法”，或定义为：“采用模糊集合理论和模糊逻辑，并同传统的控制理论相结合，模拟人的思维方式，对难以建立数学模型的对象实施所谓一种控制方法”。[1]
2.2模糊控制的特点
（1）模糊控制不需要被控对象的数学模型。模糊控制是以人对被控对象的控制经验为依据而设计的控制器，故无须知道被控对象的数学模型。
（2）模糊控制是反映人类智慧的智能控制方法。模糊控制采用人类思维中的模糊量，如“高”，“中”、“低”、“大”、“小”等,空置量由模糊推理导出。这些模糊量是人类智能活动的体现。
（3）模糊控制已被人们接受。模糊控制的核心是控制规则，模糊规则是用语言来表示的。
（4）构造容易。模糊控制规则易于软件实现。
（5）鲁棒性和适应性好。
2.3模糊控制的原理
程武山编著的《智能控制理论与应用》介绍了模糊控制的原理：模糊控制是以模糊集理论、模糊语言变量和模糊逻辑推理为基础的一种智能控制方法，它是从行为上模仿人的模糊推理和决策过程的一种智能控制方法。该方法首先将操作人员或专家经验编成模糊规则，[2]
然后将来自传感器的实时信号模糊化，将模糊化后的信号作为模糊规则的输入，完成模糊推理，将推理后得到的输出量加到执行器上。
2.4模糊控制器
模糊控制器一般由模糊化、模糊知识库、模糊推理机和去模糊4部分组成。输入变量为误差e和误差变化率ec，输出变量为实际系统所需要的变量，其控制原理是：首先将实际测得的精确量e和ec通过模糊化变换成模糊量，再根据由大量实验数据和专家经验得出的模糊知识库把模糊输入量进行模糊推理得到相应的模糊控制量，经模糊判决将模糊控制量转化为精确控制量输出，从而实现对控制量的控制。
模糊控制器（Fuzzy Controller—FC）也称为模糊逻辑控制器（Fuzzy Logic Controller—FLC）,由于所采用的模糊控制规则是由模糊理论中模糊条件语句来描述的，因此模糊控制器是一种语言型控制器，故也称为模糊语言控制器（Fuzzy Language Controller—FLC）。在确定性控制系统中，根据输入变量和输出变量的个数，可分为单变量控制系统和多变量控制系统。在模糊控制系统中也可类似地划分为单变量模糊控制和多变量模糊控制。
刘金琨在《智能控制》里介绍模糊控制的结构：
（1）单变量模糊控制器
在单变量模糊控制器（Single Variable Fuzzy Controller—SVFC）中，将其输入变量的个数定义为模糊控制的维数。
a、一维模糊控制器
一维模糊控制器的输入变量往往选择为受控量和输入给定的偏差量E。由于仅仅采用偏差值，很难反映过程的动态特性品质，因此，所能获得的系统动态性能是不能令人满意的。这种一维模糊控制器往往被用于一阶被控对象。
ｂ、二维模糊控制器
二维模糊控制器的两个输入变量基本上都选用受控变量和输入给定的偏差E和偏差变化EC，由于它们能够较严格地反映受控过程中输出变量的动态特性，因此，在控制效果上要比一维控制器好得多，也是目前采用较广泛的一类模糊控制器。
C、三维模糊控制器
三维模糊控制器的三个输入变量分别为系统偏差量E、偏差变化量EC和偏差变化的变化率ECC。由于这些模糊控制器结构较复杂，推理运算时间长，因此除非对动态特性的要求特别高的场合，一般较少选用三维模糊控制器。
（2 ）多变量模糊控制器
一个多变量模糊控制器（Multiple Variable Fuzzy Controller）系统所采用的模糊控制器，具有多变量结构，称之为多变量模糊控制器。
要直接设计一个多变量模糊控制器是相当困难的，可利用模糊控制器本身的解耦特点，通过模糊关系方程求解，在控制器结构上实现解耦，即将一个多输入-多输出（MIMO）的模糊控制器，分解成若干个多输入-单输出（MISO）的模糊控制器，这样可采用单变量模控制器方法设计。
