直线伺服系统模糊控制器的设计

张婧　张松枝

摘 要：模糊控制引入直线伺服系统，使系统朝着期望目标逼近，从而具有较高的性能指标，是提高直线伺服系统性能的有效途径。本文提出将模糊控制应用于直线伺服系统当中，对其速度环实现了模糊控制，实现了快速跟随的要求，使系统朝着期望目标逼近，从而具有较高的性能指标，是提高直线伺服系统性能的有效途径。

关键词：直线伺服系统；模糊控制

随着科学技术的飞速发展，对零件的加工精度和效率提出了越来越高的要求，然而，传统机床由于受自身结构的限制，在进给速度、加速度和定位精度等方面很难有突破性的提高。于是，一种崭新的进给传动方式—直线电动机直接驱动方式应运而生。本文提出将模糊控制应用于直线伺服系统当中，对其速度环实现模糊控制，提高该系统的性能。

常规模糊控制在实际应用中通常采用的是查表法。本模糊控制器的输入为转速偏差e和转速偏差变化率ec。

1 输入信号的模糊量化

输入信号的模糊量化是把输入给模糊控制器的精确量转换为控制规则所需的模糊量。

设定误差的基本论域为[-|emax|，|emax|] ，误差变化的基本论域为[-|ecmax|，|ecmax|]，控制量的变化范围为[-|umax|，|umax|]，它们的模糊论域为{-n，-n+1，…，0，1，…，n-1，n}

误差比例因子 Ke= n1/|emax|

误差变化比例因子 Kec=n2/|ecmax|

控制量比例因子 Ku = m/|umax|

2 模糊控制规则的确定

模糊控制器是模拟人类的控制特征的一种语言控制器，它在某种程度上体现了人的思维方式。但是客观世界中并没有现成的控制规则，它需要设计者根据模糊控制器的结构，从大量的观察和实验数据中提取，经过去伪存真、去粗存精的过程，形成一系列用模糊条件语句描述的语言控制规则。

3 模糊控制表

模糊控制表可以通过查询将当前时刻模糊控制器的输入变量量化值所对应的控制输出值作为模糊逻辑控制器的最终输出，从而达到快速实时控制。模糊控制规则表必须对所有输入语言变量量化后的各种组合通过模糊逻辑推理的一套方法离线计算出每一个状态的模糊控制器输出，最终生成一张控制表。

至此，模糊控制表已经建立。由于模糊控制表的建立是离线进行的，因此它丝毫没有影响模糊控制器实时运行的速度。一旦模糊控制表建立起来，模糊逻辑推理控制的算法就是简单的查表法，其运算速度是相当快的，完全能够满足实时控制的要求。