模糊控制器的设计及其在隧道风机控制系统中的应用.pdf

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1、G月技术DOI：10．3969／j．issn．1009-9492．2013．02．013模糊控制器的设计及其在隧道风机控制系统中的应用汤先驰(上海电器科学研究所，上海200063)摘要：详细介绍了模糊控制器的设计步骤，以及不同模糊控制器的应用场合。以隧道风机控制系统作为应用实例，通过Matlat模糊控制箱来实现模糊控制器的设计并建立离线查询表，然后在以PLC作为硬件平台来实现对风机的模糊控制。关键词：模糊控制器；隧道风机控制；查询表；模糊控制箱；PLC中图分类号：TP273~．4文献标识码：A文章编号：1009—949

2、2(2013)02—0056一O6DesignofFuzzyControllerandItsApplicationintheTunnelFanControlSystemTANGXian-chi(ShanghaiElectricApparatusResearchInstitute，Shanghai200063，China)Abstract：Thisarticlequiteclearlyintroducedthedesignprogressoffuzzycontrolleraswellasitsvariousapplica

3、tion．Asarealityapplication，thetunnelfancontrolsystemachievesthedesignoffuzzycontrollerthroughMatlabfuzzyboxandsetuptheoff-lineenquiryform．ThenthefanoffuzzycontrolisrealizedviausingPLChardwareplatform．Keywords：fuzzycontroller；tunnelfancontrol；look-uptable；fuzzybo

4、x；PLC0引言控制器的结构由五个部分组成，分别是模糊化接在现代工业控制系统中，PLC因其可靠性口、数据库、规则库、推理算法和解模糊接口Ⅲ，高、抗干扰能力强、指令丰富、维护方便等优如图1所示。点，在进行逻辑控制方面的应用十分广泛。将PLC丰富的指令功能与模糊控制算法相结合，对一些复杂的非线性系统进行模糊控制，能达到较好的控制效果。本文着重介绍了模糊控制器的设计步骤，以及不同模糊控制器的应用场合。以隧道风机控制系统作为应用实例，通过在PLC上编模糊控制器结构：程来实现模糊控制算法。一方面利用PLC的稳定一一一一一一一一一

5、一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一J图1结构组成性和高速计算能力，不用单独使用模糊控制芯片，这样降低了模糊控制系统的成本；另一方面1．2参数选择可以用模糊控制技术来优化风机控制系统，使得模糊控制系统参数主要包括模糊语言集的选风机开启和关闭更加智能化以此来提高通风效择、模糊等级选择以及隶属函数的选择。模糊控率，降低运营成本。制也可以说是一种语言控制，正是因为这些模糊1模糊控制器的设计步骤语言所能包含的信息量更大、更灵活，所以对一1．1结构设计些不能用二义性(是或不是)的词汇来描述的变结构设计是模糊控制系统的核

6、心，它的好坏量来说，用模糊语言更能够表达准确的意思。通直接影响到模糊控制系统的精度。一般来说模糊过模糊语言将一个确定量输入转换成一个模糊矢收稿日期：2012—08—08汤先驰：模糊控制器的设计及其在隧道风机控制系统中的应用壅量。隶属函数反映了某个模糊语言子集在其相应模糊集合和A是论域为的模糊子集，模糊集论域中对所取值的隶属程度。针对不同的系统需合和是论域为的模糊子集，4一看作是从选择不同的隶属函数，这样才能正确反映模糊语论域到论域的一个模糊关系尺。应该存在一种言子集的隶属程度关系。但就大多数系统而言，算法使得与合成推理

7、出曰。按照Mamdani模三角形和梯形隶属函数适用最为广泛。如图2所糊推理法：示，左边为三角形隶属函数，右边为梯形隶属函R(A)=A(x)^Z(x)数。其中，yet别为模糊集合A和B在论域【，和上的元素变量。0。”)A(x)八()=min{A(x)AB()}1．O1．O按照该模糊关系可以推理出曰：日=A*OR(A1其中O表示为合成算子的符号，以上为了举例简单只是根据一组规则来说明Mamdani模糊推图2隶属函数图理算法的思想，实际时候需把所有规则的推理结1．3规则建立果在进行合成才是最终的模糊关系。有了模糊语言集、模糊

8、量化等级和隶属度R=《R1uR，uRu⋯uR)函数之后就可以建立模糊规则，进行模糊推在应用Mamdani型的模糊推理时，每一条规理。模糊规则的建立也被称为专家经验规则，则推理后得到的输出是变量的分布隶属度函数或是通过设计者在对该控制系统进行充分了解之离散的模糊集合，也就是说还是一个模糊量，需后，为了系统满足想要得控制效果而给出的一