MATLAB过程控制中的模糊控制方法研究(2)
本文将通过构建一个模糊控制器，然后在此基础上在模型编辑器中构建模糊控制系统的仿真模型图，通过仿真模型图然后对系统进行仿真，最终得到模糊控制的作用。其中主要是通过在MATLAB上来实现各种仿真。
1. 模糊控制的基础
1.1 模糊控制的基本思想
模糊控制是通过模仿人的想法与人的行为经验，然后用电脑来代替人脑实施最有效的控制，是采用由模糊数学语言描述的控制律（控制规则）来操纵系统工作的控制方式。传统控制系统的理论依据是被控制的系统所建立的数学模型，但是模糊控制系统则是依赖于被控系统的物理特性。其中物理特性是在人脑中用自然语言抽象成的一系列规则和概念，自然语言所具有的最重要的特点就是拥有模糊性。我们可以通过一些不确定的信息来推理得到比较有意的结果，按照模糊控制律组成的控制装置称为模糊控制器。与传统的控制理论相比，模糊控制有以下优点:
（1）模糊系统设计时不需要建立被控对象对应精确的数学模型，只需要掌握操作人员或者该领域专家的操作数据、经验和知识，即模糊控制系统的模型。而对于与控制行为相近的系统，通常可以用同样的模糊规则来描述。
（2）系统鲁棒性很强，尤其适用非线性的控制。
（3）模糊控制器能实现人的智能控制，模糊控制也是一种非线性的智能控制。
1.2 模糊控制理论的发展
1965年来自美国的学者L．A．Zadeh教授提出了模糊集合理论，模糊控制理论得到了巨大发展，并取得了许多重要的成果。依照模糊理论奠基人L．A．Zadeh教授的最初设想，模糊理论应该在人类起主导作用的领域，比如在社会科学和人文科学上所得到的应用及发展，人类必须在这些相关的领域进行判断、分析判断和决策。语言信息是人类使用的信息，但语言信息所描述的特点是其描述的模糊性，它所描述的事物并没有明确的分界线，这是引文人类的主观因素在这里起很关键的作用。然而模糊理论最成功应用的领域却是自动控制领域。
模糊逻辑控制(Fuzzy Logic Control)简称模糊控制(Fuzzy Control)，是以模糊语言变量、模糊逻辑推理和模糊集合论为理论基础的一种计算机数字控制技
术。早在1965年，美国的L．A．Zadeh开创了模糊集合论；并在1973年给出了模糊逻辑控制的定义和相应的定理。到了1974年，英国的E．H．Mamdani最先用模糊控制语句组成模糊控制器，然后把它运用于锅炉蒸汽机和锅炉的控制，最后在实验室里获得了成功。这一开创性的工作标志着模糊控制论的诞生[6]。
L．A．Zadeh教授在1973年继续丰富和发展了模糊集合理论，提出了一种把逻辑规则的语言转化成相关控制变量的思想，从而为模糊控制理论的形成奠定了理论基础。L．A．Zadeh教授同时指出：模糊控制方法与通常分析系统所用的定量方法在本质上是有区别的，它主要有以下特点：
(1) 模糊控制是一种基于一定规则的控制，它直接采用语言型控制规则，出发点是现场操作人员的控制经验和相关专家的知识，在设计中不需要建立被控对象的精确数学模型，因而模糊控制的控制机理和策略易于接受与理解，设计简单，便于应用。
(2) 从工业过程的定性认识出发，模糊控制比较容易建立语言控制规则，因而模糊控制对于那些变化非常、数学模型难以获取或动态性能不容易把握的对象相当适用。
(3) 由于性能指标和出发点的不同，基于数学模型的一些控制算法以及系统的设计方法，容易产生较大的差异；但是一个系统语言的控制规则具有相对的独立性，利用这些控制规律间的模糊规则相互连接，使模糊系统的控制效果优于常规控制器的控制效果。