一种基于模糊-PI双模控制器设计方法

　　2.3 模糊控制器设计

　　2.3.1 确定输入、输出隶数度函数

　　模糊控制器采用二维结构，以偏差e和偏差变化率ec作为模糊控制器的输入信号，将模糊控制器进行模糊化、模糊逻辑推理、解模糊化等一系列操作，最后得到模糊控制器输出控制量信号u。模糊推理输入的语言变量为E和EC，模糊论域为[-6，6]，输出模糊论域变量为U，模糊论域为[0，10]。实际偏差e的变化范围是[-0.5，0.5]，实际偏差变化率ec的变化范围是[-1，1]，实际输出控制量u的变化范围是[0，10]。因此可确定偏差e的量化因子Ke=12，偏差变化率ec的量化因子Kec=6，控制量u的量化因子Ku=1。变量E的语言值设定为6个，即{负大（NB）、负中（NM）、负小（NS）、正小（PS）、正中（PM）、正大（PB）}；将变量EC的语言值设定为5个，即{负大（NB）、负小（NS）、零（Z）、正小（PS）、正大（PB）}；输出变量U的语言值设定为5个，即{负大（NB）、负小（NS）、零（Z）、正小（PS）、正大（PB）}，并设定好隶属函数，如图3、图4和图5所示。

图3 E隶属度函数图

图4 EC隶属度函数图

图5 U隶属度函数图

　　2.3.2 模糊规则设计

　　模糊-PI双模控制中的模糊控制器主要工作在过渡过程，希望模糊控制能加快系统响应速度，根据偏差和偏差变化率的不同状态、工程设计人员的技术知识和实际操作经验，建立合适的模糊规则表，得到模糊控制规则如表1所示。

表1 模糊-PI双模控制的模糊控制规则