力差的变化率 ,以此确定控制模式。经过模糊化 ,模糊
推理 ,解模糊判决输出控制信号到步进电机驱动器 ,驱
动步进电机带动无间隙机械机构对唇板进行相应的调
整 ,使纸页全幅横向定量一致。因为采用相对压差作
为控制输入信号 ,因此网部本身压力变化不会影响测
量的精度。

3 　模糊控制器的设计

本控制器采用二模态控制算法的模糊控制器 ,同

时带有可调整修正因子在不同的阶段选用不同的修正

因子 ,因此该模糊控制器既有抗外部干扰和内部参数
变化的鲁棒性 ,减少了超调 ,改善了动态特性 ,同时又
减少了稳态误差 ,提高了平衡点的稳定度。其结构如
图 2 所示。

图

　模糊控制器的框图

开关量控制

　　　当

[ e (i) ]

≥设定阀值

2) FUU ZY

控制

当

[ e (i) ] <

设定阀值

该控制方式在系统工作过程中 ,偏差大于设定阀

值时停止调节。防止由于流浆箱唇板机械加工粗糙引
起的挂浆或者因为其它非正常原因而过量调节。当偏
差小于设定阀值 ,切换到模糊 FUU ZY 控制 ,通过不同
阶段调整修正因子

的取值 ,以提高系统的动态响应

性能 ,减少响应超调。

3. 1 　输入量的模糊化

在实际应用中 ,利用玛达尼方法将模糊控制器三

个语言变量 :输入变量偏差 E 和偏差变化量 EC 及输
出量控制量 U ,U 的论域范围设定为 [ - 6 , + 6 ]区间
连续变化量 ,使之离散化 ,构成 13 个整数元素的离散
集合 :{ - 6 , - 5 , - 4 , - 3 , - 2 , - 1 ,0 ,1 ,2 ,3 ,4 ,5 ,6} 。
由于检测装置的压力传感器的信号须通过下面公式换
算 :

y = 12/ (b - a) [ x - (a + b) / 2 ]可以将在 [ a ,b ]之间的变

化量转化为在[ - 6 , - 6 ]之间的变化量。再把[ - 6 ,6 ]
之间变化量分为七个等级 ,每个等级作为一个模糊变
量 ,并对应一个隶属函数。即把输入变量偏差 E ,偏差
变化量 EC ,输出变量控制量 U 模糊子集记为 :

{NL ,NM ,N S ,ZE , PS , PM , PB}
负大 (NB) ;在 - 6 附近 , 　　　　　即 NB = - 6
负中 (NM) ;在 - 4 附近 ,

即 NM = - 4

负小 (NS) ;在 - 2 附近 , 　　　　　即 NS = - 2

　　零 ( ZE) :在 0 附近 , 　　　　即 ZE = 0

正小 ( PS) :在 2 附近 ,

即 PS = 2

正中 ( ( PM) :在 4 附近 ,

即 PM = 4

正大 ( PB) :在 6 附近 ,

即 PB = 6

模糊子集对应的隶属函数按照正态曲线分布 :

μ(x) = exp [ - (a - x)

/ b

] 　　其中 a ,b 为常数

正态分布曲线的选择应遵循偏差接近零时分辨率

要高的原则 ,同时论域中的元素个数应不低于 13 个 ,
模糊子集的总数一般选 7 个。根据实际经验得出 ,当
论域中的元素总数为模糊子集总数的 2～3 倍时 ,模糊
子集对论域的覆盖程度较好。

为了便于单片机处理 ,将离散化的模糊变量中的

隶属度转化为 [ 0 ,1 ]区间。对于每一个精确的输入值
都可以获得对于不同隶属函数的隶属度 ,即实现了输
入的模糊化。

3. 2 　模糊规则的形成

对于二维输入一维输出 ,控制语言表达形式 :

“IF E = E

and EC = C

t hen U = U

　　　i = 1 ,2 , ・・・,m
　　　j = 1 ,2 , ・・・,n

所以 Fuzzy 条件语句可归结为一个 Fuzzy 关系R ,

即 :R = ∪( E

×EC

) ×Uj

整个系统的总的控制规则所对应的模糊关系 R

对 N 个模糊关系取“并”运算得到 :

　　　R = R

∨R

∨…∨R

按照输入的模糊子集的理论组合为 7 ×7 = 49 条

规则. 根据操作工人的实际工作经验可以得出七条控
则即 :

第一条 :if E is PB and EC is PB then U is PB
第二条 :if E is PM and EC is PM then U is PM
第三条 :if E is PS and EC is PS then U is PS
第四条 :if E is ZE and ZE is ZE then U is ZE
第五条 :if E is NS and ZE is NS then U is NS
第六条 :if E is NM and ZE is NM then U is NM
第七条 :if E is NB and ZE is NB then U is NB

3. 3 　解模糊判决

Fuzzy 控制器的输出是一个 Fuzzy 子集 ,它反映控

制语言不同取值的一种组合。实际系统被控制对象只
能接受一个控制量 ,该模糊控制器采用最大隶属度平
均法 (MCM :Max Criterion Method) ,从模糊输出隶属
函数中确定一最能代表模糊控制作用可能性分布的精
确量 ,此过程称为解模糊判决。将模糊控制表格写入
单片机的 ROM 中 ,控制时利用查表法 ,提高响应的适
时性。

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　2003 年　第 3 期　　　　　　　　　　

《黑　龙　江　造　纸》　　　　　　　　　　　　　　　　　　