用可编程控制器PLC实现模糊控制的方法研究

摘 要： 簡明扼要的来讲，模糊控制是对人力思维的模仿，模糊逻辑可以有助于推理操作并应用于控制设备或者自动化工作中，在当今自动控制领域的研究中，模糊控制的使用是一个热点课题。对于用可编程控制器PLC采用模糊控制来说，对于PLC技术的发展有着极其重要的意义，一旦模糊控制切实可行，必然会极大的加强以往可编程控制器的只能程度。

关键词： 可编程控制器；模糊控制；自动化控制；调整因子

以往的控制系统都严重依赖于被控制系统的数学模型，而模糊控制的优势在于不依靠严谨的数学模型，仅仅运用模糊理论、专业人员的知识经验知识、就可以实现思维推理判断。对于可编程控制器来说，其要应对越来越复杂的控制对象，因此其采取模糊控制的方法十分必要。

一，可编程控制器（PLC）及模糊控制的方法概述

（一）可编程控制器（PLC）

可编程控制器（Programmable Logic Controller）作为应用于工业环境的数字操作的电子系统，一般简称为PLC或PC。可编程控制器 随着计算机技术以及电器控制技术的发展，衍生出了可编程控制器这一微处理的核心，其包括了信息，通讯和自动化等等高新技术。它采用可以编制程序的存储器，用来在执行存储逻辑运算和顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字或模拟的输入（I）和输出（O）接口，控制各种类型的机械设备或生产过程。在当今时代下，可编程控制器以其编程简单灵巧，错误率低，维修方便等技术优势，被誉为现代工业自动化三大主要技术之一（CAD，PCL，机器人）。

尽管可编程控制器在工业行业内已经得到了极为普遍的应用，但随着被控制对象越来越复杂，对控制器要求越来高以往的可编程控制器已然很难跟随时代发展的步伐，因而需要新的控制模式的开发来适应时代发展的需求。模糊控制方法的实现将提高大幅度提高PlC控制系统的质量，其也将成为现代自动化控制系统的全新发展方向。

（二）模糊控制

模糊控制（FUZZY）是基于人类思维的模糊性，模糊控制就可以理解为是控制系统对人类思维的模仿。在以往的控制系统中，控制系统的好坏主要取决于控制动态系统的精确程度。但随着系统的繁复程度不断加大，可变因素过多，导致对控制系统的描述难以准确详尽。在之前控制系统的发展道路上，工程师想尽办法去精简系统动态却难以达到目的。总的来说就是，以往的控制系统虽然准控制力强，但却难以实现对精确系统的描述。而这也就是模糊控制想用来处理的核心问题。

人类对世界的定义可以说就是人类的感知，在人类的感知过程，“模糊”远比“清晰”更能包含事物的信息，涵盖更深的内涵，因此“模糊化”有更大的“信息存储空间”也更人类的认识感知。模糊控制系统可以有效的参考人的控制经，对人思维方式进行模仿和描述，即在应对极为复杂的事物和系统中可以进行一定程度的模式识别，模糊推理和模糊决策，最终实现模糊控制，即完成以往“精确控制”所不嫩完成的任务，模糊控制的技术灵魂在于采用“模糊性的”条件语句，这些模糊的语句一般由有一定专业能力的技术人员编程，因此，模糊空可以说是一种极为专业的控制，是人类智能化发展的杰出体现。在实际工作中，我们常见的模糊控制器有：单输入单输出、双输入单输出、多输入单输出和多输入多输出等等模糊控制器。

二，模糊控制的原理

由于模糊控制是对人类专家思维的模仿，根据人类的思维习惯来进行判断，因此在控制中不需要被控制对象建立精准的数学模型。只需要总结积累专业人员的控制习惯，并根据这些经验制定出相关的控制规则，最后形成模糊控制器来实现控制系统的建立。模糊控制的算法大致步骤大致为：首先确定控制器输出与输入的变量，然后需要建立至关重要的模糊控住规则库并将输入量与输出量进行模糊化的处理，最后用变量的输入赋值和模糊控制规则，采取拉森推理法，最终得到所需要的模糊控制查询表。这些过程能够在人工操作下正常运行 。

在模糊控制的现实应用中一般是二维的模糊控制器，其原理大概为输入量为设定的偏差变量以及偏差变化率，设定一定的加权因子，我们在本文中说探讨的可编程控制器PLC实现模糊控制的方法也是针对于二维的模糊控制器。

三，可编程控制器PLC模糊控制的实现

（一）确定误差以及误差的变化，确定控制输出量的沦域

在确定输出量的论域的个数的时候，可以通过细分等级来提高模糊控制的精度，但同时也要注意这样会增大控制的计算量，其细分精度会受到储存器字长的限制。就经验来说，将论域里模糊子集中设为元素的总数的二分之一到三分之一为好，这时模糊子集对于论域的覆盖度为优。在这一过程中我们定义e，ec以及u的论域范围。

（二）模糊化输入量以及梯形图的设计

众所周知，控制规则是模糊控制器的关键核心，它的正确与否直接影响到控制器的性能，其数目的多寡也是衡量控制器性能的一个重要因素，下面对控制规则做进一步的探讨。。在论域范围建立好之后，我们可以设置偏差的精确量x（t），并将其由实际的变化范围（a，b）转化为（-6，6）的变量y，即进行模糊量化，建立模糊控制的规则。

（三）模糊控制规则的建立

一般对于有调整因子的控制规则，通过调整加权因子进而噶变偏差量以及偏差变化对输出量的加权程度，实现对控制规则的调整。但加权因子一经选定，在模糊控制的全过程中就不可以再进行调整改变。所以在现实的控制中，模糊控制系统的运行过程中会在不同的控住状态下改变控制规则中的偏差量与偏差偏化的的加权强度要求。就二维的模糊控制系统来说，当偏差相对较小是，模糊系统相对较为稳定，模糊控制系统主要是快速的稳定系统，即在在使用过程中减小系统超调；但偏差较大时，系统进行的任务主要为减小消除偏差，这就需要增大偏差的加权。总而言之，在偏差范围不同时需要考虑使用不同的加权因子，进而实现控制规则的自我调整。

（四）精确控制量的输出

对控制量的精确化输出相对来讲就方便很多，即将模糊论域值乘以控制量的比例因子，得到实际输出的控制值，然后最终把它输送给别控制的对象即可。

可编程控制器PLC采用模糊控制即是将模糊控制技术与PLC技术相融合，既包含了可编程控系统灵活可靠，实用性强等有点，又在这些技术优势上增加了控制系统的智能化，很大程度上拓展了可编程控制系统的发展前景。本文简要简述实现可编程控制器PLC采用模糊控制的研究方法，希望能给读者一些参考的价值。

参考文献

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作者简介：陈爽，（1981.10--）女，汉族，辽宁沈阳人，硕士，讲师，研究方向：建筑电气，建筑智能化。