模糊控制在基于CAN總線的數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)中的應(yīng)用
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CAN總線最早由德國(guó)的BOSCH公司提出，它具有以下性能:
(1) 多主方式工作，非破壞性的基于優(yōu)先權(quán)的總線仲裁技術(shù);
(2) 采用短幀結(jié)構(gòu)，受干擾概率低，每幀信息都有CRC校驗(yàn)及其它檢錯(cuò)措施;
(3) 對(duì)嚴(yán)重錯(cuò)誤具有自動(dòng)關(guān)閉總線功能，使總線其它操作不受影響;
(4) 靈活的傳輸介質(zhì)，多樣、快速和遠(yuǎn)距離的信息傳送方式。
基于CAN總線的以上特點(diǎn)，我們?cè)O(shè)計(jì)了一種采用CAN總線技術(shù)和模糊控制技術(shù)的控制系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。
2 模糊控制器的設(shè)計(jì)
模糊控制器的設(shè)計(jì)主要是設(shè)定各輸入與輸出變量模糊子集的隸屬函數(shù)?模糊變量的量化論域、模糊控制規(guī)則、輸入輸出變量的比例變換因子等參數(shù)。常規(guī)模糊控制器的輸入是將連續(xù)信息經(jīng)量化因子量化成幾個(gè)等級(jí)后的數(shù)據(jù)，但因不能把輸入論域無(wú)限細(xì)分，只能劃分為有限的幾個(gè)等級(jí)，且由于系統(tǒng)沒(méi)有積分環(huán)節(jié)，所以在系統(tǒng)的平衡點(diǎn)附近容易產(chǎn)生振蕩或出現(xiàn)極限環(huán)。針對(duì)常規(guī)模糊控制器不能消除穩(wěn)態(tài)誤差的情況，我們?cè)O(shè)計(jì)了一種智能型模糊控制器，其結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。
該模糊控制器與常規(guī)模糊控制器的不同之處就是在控制規(guī)則庫(kù)上并聯(lián)了一積分環(huán)節(jié)以減少或消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。其控制規(guī)則可根據(jù)系統(tǒng)的控制響應(yīng)曲線來(lái)獲得，為了使系統(tǒng)輸出盡快跟蹤輸入且使系統(tǒng)誤差在允許的精度范圍內(nèi)，采用了分段引入積分環(huán)節(jié)。在系統(tǒng)響應(yīng)曲線偏離平衡點(diǎn)即系統(tǒng)誤差趨勢(shì)增大時(shí)，引入積分作用;而在系統(tǒng)響應(yīng)曲線從偏離點(diǎn)趨向平衡點(diǎn)即系統(tǒng)誤差趨勢(shì)變小時(shí)，取消積分作用。并且K值的大小要適中，過(guò)大會(huì)使系統(tǒng)振蕩，過(guò)小體現(xiàn)不了積分作用。此設(shè)計(jì)思想可寫成如下表達(dá)式形式:
其中，f(e，ec)為模糊控制規(guī)則部分的輸出，K∫Edt為積分環(huán)節(jié)的輸出。
由圖2可知，該模糊控制器的輸入為系統(tǒng)的偏差e和偏差變化率ec，輸出為控制量的增量Δu;ke、kc為量化因子，ku為比例因子;E、EC、ΔU分別為e、ec和Δu的模糊語(yǔ)言變量。輸入、輸出變量被劃分為正大(PL)、正中(PM)、正小(PS)、零(ZO)、負(fù)小(NS)、負(fù)中(NM)、負(fù)大(NL)7個(gè)模糊狀態(tài)，其相應(yīng)論域?yàn)閧-6，-5，-4，-3，-2，-1，0，1，2，3，4，5，6}13個(gè)等級(jí)。在充分考慮到控制系統(tǒng)的非線性?大時(shí)滯等情況下，根據(jù)專家先驗(yàn)知識(shí)和現(xiàn)場(chǎng)熟練操作者總結(jié)出來(lái)的操作經(jīng)驗(yàn)，我們得出如下的控制規(guī)則，如表1所示。
評(píng)論