联合收割机脱离滚筒的模糊控制研究

1、联合收割机脱粒滚筒的模糊控制研究专业：学生姓名：学号：指导教师：1目录第一章 21.1脱粒 筒性能的研究状况21.2 合收割机自 控制与 的研究状况21.3研究内容3第二章 合收割机脱粒 筒自 控制系 概述42.1脱粒 筒技 要求和性能指 42.2脱粒 筒性能影响因素42.3工作原理5第三章模糊控制系 53.1模糊控制系 的基本 成63.2脱粒 筒模糊控制器及系 8第四章脱粒 筒 速模糊控制系 的硬件 134.1 片机与模糊控制144.2 片机 模糊控制154.3控制系 的硬件 15第五章脱粒 筒 速模糊控制系 的 件 165.1 入 出量的模糊化算法185.2系 件流程 19第六章 束 20

2、参考文献202第一章绪论11 脱粒滚筒性能的研究状况脱粒装置是联合收获机械的核心部件 , 脱粒装置的设计与改进是以脱粒装置的性能模型为基础的 由于脱粒过程的复杂性 ! 影响脱粒性能因素的多样性 ! 不确定性以及影响因素与脱粒性能之间的非线性性等, 因而难以有效描述脱粒装置的性能模型 目前研究脱粒装置脱粒性能的方法有以下几种：1. 单因素试验法单因素试验法常常用于脱粒过程脱粒性能的研究中, 也就是固定其它的影响因素,单片机模糊控制在脱粒滚筒自动控制系统中的应用只变化其中一个因素, 可以看出该因素对其性能的影响趋势 该方法简单 ! 容易操作 , 但使用该方法只是对脱粒装置性能与其影响因素进行定性描

3、述, 难以确定各影响因素之间的主次关系以及其交互作用 。2. 正交试验法正交试验法是多因素的优选方法 由于脱粒过程中对脱粒性能的影响是多因素的, 因而采用正交试验法可以从影响脱粒性能的多因素中以最少的试验次数选出，因素的主次关系但该方法无法描述脱粒装置性能与各影响因素之间的非线性关系。2 联合收割机自动控制与监测的研究状况联合收割机自动控制的目的是在不超过脱粒装置的额定喂入量和允许损失量的前提下,具有稳定的最大前进速度 , 从而使联合收割机始终工作在最佳状态 6, 即联合收割机具有高的工作质量和生产率 ; 及早发现机器的故障并报警 , 或对机器状态进行适当调整 , 减轻操作人员的劳动强度。我国

4、的研究处于起步阶段, 至今还没有性能稳定功能完善的产品供应市场,对联合收割机脱粒滚筒自动控制和监测的研究有:1. 联合收割机脱粒滚筒的 PID 恒速控制 把 PD控制规律应用于联合收割机脱粒滚筒的恒速控制 , 就是设计PID 控制器 , 对滚筒的角速度 和指令角速度 的差值 进行比例 ! 积分和微分变换, 以确定指令行走速度的改变量vu, 保持喂入量恒定, 从而控制滚筒转速稳定PD 控制器的设计必须依赖被控对象的数学模型, 而脱粒滚筒系统是非线性系统 , 要获得其传递函数必须进行线性化 这种控制方法是当被控量超过设定极限值时, 系统才起调节作用, 由于联合收割机系统存在大延时, 误差变化难以及

5、时掌握, 往往使被控量在大范围内起伏变化, 系统控制指标产生振荡, 易于引起滚筒堵塞, 而且监测多采用机械方式,采用液压系统和无极变速机构也比较复杂, 不便于实现自动控制。2. 滚筒转速智能控制仿真器设计 基于智能模糊控制技术, 采用 simulikn和 Fuzyz3LgociToolbox工具箱建立了联合收割机智能控制仿真器 仿真器的设计就是将控制器!系统模型 ! 输入量量化环节以及输出模糊量清晰化环节等, 连接成一个能在计算机上进行数字 仿 真 的 有 机 系 统 用Matlba的simulikn控 制 系 统 图 形 输 入 仿 真 工 具 和FuzyzLgociToolbox工具箱建立

6、的仿真器, 仿真结果表明 , 脱粒系统负荷突然阶跃增加时, 在模糊控制器的作用下, 行走速度会相应改变, 保持滚筒的实际输入量及其工作阻力为常数, 使滚筒角速度稳定在额定值附近, 能够达到预期的效果, 为脱粒滚筒实现自动控制提供了新的思路 9总之 , 国内外在联合收割机监测与自动控制方面取得了不少科研成果, 但是对工作部件状态的监测研究的相对较多, 对联合收割机自动控制的研究大多还停滞在机械或者液压控制上 , 自动化 ! 智能化的联合收割机研究很少, 这也是今后的发展趋势。3研究内容本文根据国内外联合收割机监测和自动控制的发展现状， 结合脱粒滚筒转速检测和自动控制的已有技术， 提出一种基于模糊

7、控制技术， 用单片机设计模糊控制器， 实现对脱粒滚筒转速自动控制。研究内容主要包括：1联合收割机脱粒滚筒性能影响因素的研究分析;2单片机和模糊控制技术的研究;3脱粒滚筒自动控制系统控制方案的选择以及系统输入和输出参数的确定;4单片机模糊控制器的设计;5系统软硬件设计第二章联合收割机脱粒滚筒自动控制系统概述联合收割机能在田间一次完成切割、脱粒、分离和清选等作业，以直接获得清洁的谷粒， 因而其生产率较高。随着我国农业机械化程度的不断提高，联合收割机在收获作业中的比重必将逐步加大，我国80%的谷物也都采用联合收割机作业完成，在国外许多工业发达的国家， 其谷物收获全部都是用联合收割机完成的。随着电子技

8、术、 控制技术等新型技术的不断发展， 许多联合收割机都采用了自动控制系统和监视装置，对提高作业质量和减轻劳动强度作用很大。2. 1 脱粒滚筒技术要求和性能指标脱粒滚筒技术要求包括脱的干净; 谷粒破碎、 暗伤尽可能少; 分离性能好， 这一点是联合收割机向大生产率发展所特别提出的要求; 通用性能好，能适应多种作物以及多种要求;功率耗用低 ; 某些情况下要求保持茎杆完整或尽可能减少破碎。2. 2 脱粒滚筒性能影响因素联合收获机械的脱粒过程极为复杂，影响脱粒性能的因素也多种多样。除了作物品种、湿度、成熟度、谷草比以及作物生长状态等一些不可控影响因素外，还有喂入量、滚筒速度、入口间隙、凹板长度等可控因素

9、：41.滚筒堵塞原因:a) 喂入量过大 ;b 作物茎秆过湿 ;c) 转速较低。排除方法:清理堵塞物， 然后适当减少喂入量并做到均匀喂入; 检查调整传动皮带张紧度; 对所脱作物进行翻晒，晒干后再脱。2. 脱不净原因 :a) 喂入量过多 ;b 脱粒间隙过大 ;c) 滚筒转速低 ;d 作物茎秆缠草， 缠草时应立即清除。3. 籽粒损失大原因 :a) 风扇风力大 ;b 筛孔开度小，分离差 ;c) 喂入量过大，夹带的籽粒多 ;d 筛面堵塞。排除方法 : 调整调风板，减少进风量 ; 将筛孔开度调大 ;适当减小喂入量; 若是筛面被堵塞，清除堵塞物即可。2.3 工作原理为了便于实现自动控制，联合收割机脱粒滚筒和

10、行走机构均采用电机驱动，给定一个滚筒转速 no，通过转速传感器测得脱粒滚筒转速实时值n 把转速偏差e = n-n。与转速偏差变化率 ec = de/dt作为输入量，通过A/D 转换入单片机系统，经过模糊化、模糊推理和反模糊化等过程输出控制量U电压或频率 ) 去控制行走电机转速，从而改变喂入量，将滚筒负荷仁转速 ) 稳定在额定值附近，达到使脱粒质量最佳的目的，控制系统原理框图如图2-30第三章模糊控制系统设计5模糊逻辑控制F(uzzyLogicControl)简称模糊控制(FuzzyControl),是以模糊集合、模糊语言变量和模糊逻辑推理为数学基础的一种计算机数字控制技术1965年美国的LAZ

11、dahe 创立了模糊集合论;1973 年他给出了模糊逻辑控制的定义和相关的定理1974 年 , 英国的EH.Mamdnai 首先用模糊控制语句组成模糊控制器, 并把它应用于锅炉和蒸汽机的自动控制 , 取得了比直接数字控制更好的控制效果 这一开拓性的工作标志着人们采用模糊逻辑进行工业控制的开始, 从而宣告模糊控制的诞生。3.1 模糊控制系统的基本组成模糊控制是一种新型的计算机数字控制, 其具有数字控制系统的一般结构形式 模糊控制系统的基本结构如图3 一 1 所示.由图 3 一 1 可见 , 模糊控制系统由以下四大部分组成：1. 模糊控制器 : 它是整个系统的核心 , 主要完成输入量的模糊化 !

12、模糊推理过程和输出量的反模糊化 ( 精确化 ) 处理等重要过程；2. 输入 / 输出接口电路: 该接口电路主要包括前向通道中A/D 转换电路以及后向通道中的 DA/转换电路等两个信号转换电路 A 心转换把传感器检测到的反映被控对象输出量大小的模拟量转换成微机可以接受的数字量, 送给模糊控制器进行运算 ;D/A 转换把模糊控制器输出的数字量转换成与之成比例的模拟量, 控制执行机构的动作；3. 广义对象 : 包括执行机构和被控对象 常见的执行机构包括电磁阀、 电动机等被控对象可以是线性或非线性的 , 定常或时变的 , 也可以是单变量或多变量的 , 有时滞或无时滞的以及有强干扰的多种情况 4. 传感

13、器 : 传感器是将被控对象或各种过程的被控制量的输出信号转换为电信号的一类装置 传感器在模糊控制系统中占有十分重要的地位, 它的精度往往直接影响整个控制系统的精度 32 模糊控制过程要实现语言控制的模糊逻辑控制器, 就必须解决三个基本问题 第一是先通过传感器把要监测的物理量变成电量, 再通过模数转换器把它转换成精确的数字量, 精确输入量输入至模糊逻辑控制器后, 首先要把这些精确的输入量转换成模糊集合的隶属函数, 这一步称为精确量的模糊化 第二是根据有经验的操作者或者专家制定出模糊规则, 并进行模糊逻辑推理,以得到一个模糊输出集合即一个新的模糊隶属函数, 这一步称为模糊规则形成和推理 第三是根据

14、模糊逻辑推理得到的输出模糊隶属函数, 用不同的方法找一个具有代表性的精确值作6为控制量 , 这一步称为模糊输出量的反模糊化=-,06,067模糊逻辑控制器的结构如图3 一21. 精确输入量的模糊化通常控制总是用系统的实际输出值与设定的期望值相比较, 得到一个偏差值E, 控制器根据这个偏差值来决定如何对系统加以调整控制 很多情况下还需要根据该偏差的变化率EC 来进行综合判断 无论是偏差还是偏差变化率, 它们都是精确的输入值 , 要采用模糊控制技术就必须首先把它们转换成模糊集合的隶属函数 定义输入量的隶属函数可采用吊钟形!梯形和三角形 , 理论上吊钟形最为理想, 但是为了简化计算, 现在常用的是三

15、角形, 其次是梯形 ，为了实现模糊控制器的标准化设计, 通常把偏差和偏差变化率的变化范围设定为+6,一 68 区间连续变化量 , 使之离散化 , 构成含 13 个整数元素的离散集合 : 一 6, 一 5,一 4, 一 3,一 2, 一 l,o,l,2,3,4,5,6再把在区间 +6, 一6 上的量根据需要划分成若干等级, 每个等级作为一个模糊变量 , 并对应一个模糊子集合或者隶属函数 习惯上可以分为八个等级：/ 正大 0(pB), 可取在 +6 附近 ;/ 正中 0(pM), 可取在 +4 附近 ;/ 正小 ,(Ps), 可取在 +2 附近 ;/ 正零 0(PZ),可取在比零稍大一点的地方;/

16、 负零 0(NZ),可取在比零少小一点的地方;/ 负小 0(NS),可取在一2附近 ;/ 负中 0(NM),可取在一4附近/ 负大 0(NB), 可取在一 6 附近 如果需要简化, 可以把 / 正零 0 和 / 负零 0 合并为 / 零 0Z(O) 取七个等级 , 还可以再去掉 / 正中 0 和 / 负中 0 取五个等级 例如定义输入量的隶属函数选取三角形隶属函数( 取五个等级 ) ，如图 3-3 。精确输入量模糊化方法就是对论域中的每一个取值对不同的模糊语言集合或隶属函数有不同的隶属度。例如变换后的值是一5，它对“负大”的隶属函数的隶属度是0.6 ，对“负小”的隶属函数的隶属度是0.4 ，对

17、其他隶属函数的隶属度都是0，诸如此类就完成了对精确输入量的模糊化过程。输出控制量模糊化和输入量模糊化方法类似。72. 模糊规则形成和推理模糊规则的形成是根据有经验的操作者或者专家的控制知识和经验制定出若干模糊控制规则，如果E 和 EC 都分为五个等级的话，那么就可以形成25 条规则。“如果A 且B, 那么C CIF A AND B THEN C ”类型的推理规则是模糊控制器最常用的规则形式。例如有一条规则用语言表达为“如果滚筒转速偏差为正大而且还有继续增大的趋势，那么联合收割机就要减速”，这条规则就可以表达为“if E is PB and EC is PB, then U is NB o E和

18、 EC的模糊关系 R 表示为 R 二 (ExEC)U 。如果现在输入为 E 和 EC，根据模糊推理合成规则，模糊控制器输出的模糊控制量U*及其隶属度为目前设计的模糊控制器基本上都是采用这种方式，即在模糊控制过程中，同时要把偏差和偏差的变化率作为模糊输入量。 这种方法不仅能保证系统控制的稳定性， 而且还可以减少超调量和振荡现象。3.输出量的反模糊化通过模糊推理得到的结果是一个模糊集合或者隶属函数，但在实际使用中，特别是在模糊逻辑控制中，必须要用一个确定的值才能去控制伺服机构。在推理得到的模糊集合中取一个相对最能代表这个模糊集合的单值的过程称作反模糊化。反模糊化常用方法有三种：最大隶属度函数法、重

19、心法和加权平均法81) 最大隶属度函数法 ) 取所有规则推理结果的模糊集合中隶属度最大的那个元素作为输出值 , 即 u 二 mxa从(u)u 任 U最大优缺点是 : 最大隶属度函数法不考虑隶属度函数的形状,只关心其最大隶属度值处的输出值, 丢掉许多信息, 但计算简单 2) 重心法重心法就是取模糊集合隶属函数曲线与基础变量轴围成面积的重心所对应的基础变量值作为确定值的方法, 即取模糊集合隶属函数曲线与横坐标轴围成面积的重心作为代表点 在输出是离散值集合的情况下, 控制作用可以用下式求得:3) 加权平均法 ) 系数加权平均法的输出如下：这里权系数k, 的选择要根据实际情况而定, 不同的系数决定着系

20、统有不同的响应特性在模糊控制中 , 可以通过选择和调整权系数来改善系统的响应特性, 这种方法更具灵活性3.3 脱粒滚筒模糊控制器及系统设计1 控制方案和输入输出参数的确定以轴流脱离滚筒为研究对象 , 它的功耗模型为：式 (3-3)反映了滚筒运行状态的全部信息，其右边3 项分别表示滚筒的输入功率、9空转功率和有用脱粒工作阻力。意味着滚筒的输入功率与总的工作阻力相等，滚筒匀速转动， 联合收割机处于稳定工作状态；表示由于喂入量增加或地表形貌恶化使总工作阻力大于发动机所能提供的最大功率，滚筒处于减速运行状态；说明总工作阻力小于脱粒滚筒的额定负荷, 机组没有发挥最大生产能力, 滚筒处于加速运行状态 忽略

21、谷物在割台上的传输特性时, 滚筒入口喂入量q 可近似地表示为收割机割幅宽度H, 考虑了割茬高度的田间作物密度p 以及机组行走速度v 之积 , 从而式 (3 一 3) 可转化为 :当联合收割机的结构和运动参数以及谷物的脱粒特性确定后, 影响滚筒角速度的因素主要有 p 和 v, 因而本研究的控制方案是: 当田间作物密度p 突变引起滚筒角速度变化时, 控制机组的行走速度使滚筒角速度始终稳定在设定值附近 模糊控制器的输入量为滚筒角速度偏差和其偏差变化率( 滚筒角加速度), 输出量为联合收割机行走速度( 加在行走电机上的电压 )2脱粒滚筒模糊控制器设计通常模糊控制器是用微处理器组成硬件系统, 用软件来实

22、现模糊控制算法, 这种模糊控制器的特点是资源开销小，灵活性高，通用性强， 应用范围广根据本系统的特点及控制要求,采用单片机来实现模糊控制算法, 控制器选用二维结构, 其结构如图3 一 4 所示1. 输入输出参数的模糊化在脱粒滚筒模糊控制器里 , 将滚筒角速度的额定值设为 , 由转速传感器测得的滚筒角速度记为 ()t, 则偏差 e 和偏差的变化 ec 为 :10根据脱粒工作的实际工作情况, 考虑到实际的检测情况和控制精度, 将滚筒角速度偏差的基本论域X 定为卜15,+l58,单位为rda/s;角速度偏差变化的基本论域Y 定为【 5,+5 】 , 单位为 :ad/52 通过公式把变化范围在=a,b

23、 上的值转换到卜6,+68 之间并进行离散化 设偏差e 的论域量划为13 个等级 : 一 6, 一 5, 一 4, 一 3, 一 2, 一 l,o,l,2,3,4,5,6, 其模糊子集 E 分为七个等级 : 负大 , 负中 , 负小 , 零 , 正小 , 正中 , 正大 , 通常简记为 NB,NM,N,s 20,Ps,PM,PB 同样 , 偏差的变化 ec 的模糊子集 EC分为七个等级 , 简记为 NB, NM,Ns,20,Ps,PM,PB 输出量为加到电机上的电压 , 用最大百分比表示 , 其模糊子集也记为 NB,NM,Ns,20,ps,pM,pB2. 确定各模糊变量的赋值表模糊变量偏差E,

24、 偏差变化EC及控制量的模糊集和论域确定后, 须对模糊语言变量确定隶属函数, 即所谓对模糊变量赋值, 就是确定论域内元素对模糊语言变量的隶属度, 如 :PBE 一 1.0/6+0.5/5根据运行经验和实验分析的结果, 滚筒转速偏差E! 偏差变化EC及控制量U的隶属函数赋值表分别如表3 一 1! 表 3 一 2! 表 3 一 3 所示 11第四章脱粒滚筒转速模糊控制系统的硬件设计4. 1 单片机与模糊控制单片机是一种十分特别的集成电路，它不但内部含有控制器、运算器、 存储器，还含有大量的接口部件。单片机用于执行模糊控制有以下优点:1.可以接收数字量、 模拟量和开关量单片机的接口有普通的并行I/O

25、 口，故而接收数字量是轻而易举的事; 单片机的接口还有A/D 转换器，所以接收模拟量有良好的条件; 单片机有定时器输入口及通的I/O 口，这些都可以用于接收开关量。2. 可以输出数字量、 模拟量和开关量， 单片机的输出接口有并行 I/O 口，输出数字量十分方便 ; 单片机中的D/A 接口是模拟量输出接口。开关量用I/O 口输出非常简单易行。3. 模糊化方便模糊化包括量化及隶属函数的定义。在单片机中， 用专门的算法可以描述隶属函数， 而用坐标或者表格也可以表示隶属函数。至于量化只是一个简单的算法。用软件执行模糊化并不困难。4. 反模糊化方便无论采用最大隶属度法或者重心法，在单片机中只是一种算法，

26、并且可以由专门的子程序执行。4. 2 控制系统的硬件设计12联合收割机脱粒滚筒转速控制系统的硬件结构如图4-1 所示。它主要由传感器、A/D 和D/A 转换电路、 8031 构成的模糊控制器、输出控制电路、 工况显示及报警电路等几部分组成。图 4 一 1 系统硬件结构图传感器电路主要完成脱粒滚筒转速的信号采集和信号放大功能, 它将微小的电压信号转换成 O一 SV的电压信号 , 以便送入A 心转换器进行数字转换 传感器的选择也很重要 。霍尔传感器由霍尔开关集成电路和小磁钢组成, 小磁钢固定在旋转轴上, 随轴一起转动, 霍尔开关集成电路固定在靠近对着磁钢的机架上, 旋转轴带动磁钢一起转动, 当磁钢

27、接近一次霍尔开关集成电路时, 输入感应强度, 产生一个脉冲信号 由于这种传感器是无触点式的, 因此使用寿命长 , 可靠性高 , 抗干扰能力强, 体积小并具有安装方便，价格低廉，输出数字化等特点,符合用单片机处理转速信号的要求系统采用8031 单片机对转速信号进行处理 该单片机内有两个片内定时/ 计数器TO和 Tl 根据联合收割机的工作情况, 采用测频法对转速信号进行测量 , 用 TO作为计数器，Tl 作为定时器 , 实现对转速信号进行定时计数! 处理和输出 。4. 3 A/D 转换和 D/A 转换A/D转换器的作用是把模拟信号转换成与此模拟量成正比的数字量信号。目前单片机使用的A/D 转换电路

28、多是以集成A/D 芯片的形成出现的，转换精度按芯片位数分为8 位、10 位、 12 位、 16 位等， 8031 单片机的A/D 转换芯片是8 位的 ADC0809o D/A 转换器的作用是把数字量信号转换成与此数字量成正比的模拟量信号，和A/D 转换器一样，8031 单片机的 D/A 转换芯片是集成的 8 位 DAC0832o DAC0832是电流输出，为了得到电压输出，在电流输出端接运算放大器 OP07。4.4 单片机模糊控制器8031组成的模糊控制器是整个系统的核心，它完成系统各种信息处理以及模糊控制算法的实现。 8031 单片机组成结构中包含运算器、控制器、 存储器、 4 个 I/O

29、口、串行口、定时器 / 计数器、中断系统、振荡器等功能部件。1. 输出控制电路输出控制电路由DAC0832, OP07 和变频电路组成，如图4-2o D/A转换器把输出数字信号转换成模拟电压，这是由DAC0832和运算放大器OP07共同完成的。产生的模拟信号去控制变频电路工作，变频电路进而控制行走电机工作。13第五章脱粒滚筒转速模糊控制系统的软件设计对于数字单片机来说，进行模糊推理必须用软件实现。本文采用强度转移法设计模糊控制软件，主要解决两个问题: 各论域的隶属函数在内存中的存放和特定输入量隶属度的求取 ; 多条模糊推理规则在内存中的存放和输出量隶属度的求取。强度转移法的实现包括3部分 :

30、输入输出量的模糊化，模糊推理和反模糊化。5. 1 输入输出量的模糊化算法强度转移法 ( 极大一极小值推理) 的模糊化过程分为三步。第一步是确定系统的输入输出变量论域，并在每一个论域中定义出相应的隶属函数，存放在数字单片机的ROM中; 第二步是求取输入变量的实时值; 第三步是把输入量的实时值和已定义的对应的隶属函数进行比较组合， 求出相应的模糊输入量。在确定了变量论域和隶属函数之后，关键就是隶属函数在数字单片机中的存放及其模糊化算法本文以三角形隶属函数为例介绍模糊化算法，其形状和算法描述如图5-1 。在实际应用中，为了避免数字单片机的小数、负数计算，以方便编程，对于8 位数字单片机，般将论域和其

31、隶属度坐标值化为最大用一个字节表示，故用十进制数表示为:0-255,若用十六进制表示则为 :$00-$FF 。这样对于图5-1 所示的三角形隶属函数A, B, C三点的坐标分别转化为:A C$60, $00), B C$80, $FF), C C$AO, $00)。三角形隶属函数在数字单片机中可14采用三点法和点斜率法来存储。采用三点法存储一个隶属函数需要占用3 个字节， 两个字节表示三角形的底点，一个表示其项点。如图5-1 中若将 A,B, C 三点的 X 轴坐标用Xa, Xb,Xc 表示，以此求一个特定输入量x 的隶属度 Cx) 时则需要考虑3 种情况 :若用图 5-1 所示的三角形隶属函

32、数表示模糊量，只需将A, B, C三个点的X 轴坐标值存放在单片机的内存ROM中，就可以利用编程求得论域中某一特定的输入量隶属于该模糊量的隶属度。由此可知， 要存储图5-1 中的隶属函数时，只需要3 个字节， 用十六进制表示为 :C $60,$80, $A0。当输入数据为x=$85 时，由于Xb_xXc，故有图 5 一 2 是脱粒滚筒转速单片机模糊控制系统的输入语言变量e!ec 和输出语言变量u的论域及其隶属函数, 两端为半梯形 , 中间为三角形 坐标下十六进制数为经过转化的输入语言变量 e 和 ec 隶属函数的论域值( 对应为三角形的底点横坐标) 虚线表示输出量u 的隶属函数, 隶属函数中心

33、元素( 对应三角形顶点横坐标) 为其论域值 15把图 5 一 2 中的隶属函数用三点法来存储 由于存储每个三角形隶属函数需3 个字节 ,半梯形也需3 个字节 , 则存储语言变量e 和 ec 的隶属函数各需要21 个字节 对于输出语言变量 u, 将隶属函数中点的论域值称为中心元素, 并通常只取各中心元素的隶属度作为有效值参与模糊化的逆运算, 且其隶属度为1, 因此存储语言变量u 时只需将各中心元素存放在内存中, 占用 7 个字节 可见 , 在编写模糊控制软件之前, 必须在单片机内存ROM中开辟一个49 个字节的存储空间存放各输入输出语言变量所定义的隶属函数,存放好隶属函数和确定算法后就要求取输入

34、变量的实时值, 即求系统偏差和偏差变化率的实时值 在单片机模糊控制系统中 , 如果输入量为模拟量则必须通过A/D 转换器来对输入模拟量进行采样转换成对应的数字信息输入单片机中( 若单片机含有A/D 转换功能则不需要A/D 转换器 ) 单片机将输入的滚筒 角 速 度 和 给 定 目 标 量 进 行 较 得 出 系 统 偏 差 和 偏 差 变 化 率 的 实 时 值 为 ;其中 :w0 为给定目标量,()t为本次采样值 ,(e)t!(et一 )l分别为本次偏差值和上次偏差值 然后把输入变量的实时值和已定义的隶属函数进行比较组合求取相应的模糊输入量 在模糊化时两个输入量的任何一个都会和该输入量所定义的7 个隶属函数进行模糊化处理 , 故可以产生 14 个模糊输入量 但是最多只会有两个隶属函数和它产生交迭 , 即最多只对应 2 个模糊输入量大于零 , 其余为零 例如设输入偏差经过量化后的实时值 e* 为 $3O,最后经过模糊化后求得的对应于各模糊量的隶属度分别存放在单片机的内存ROM中, 共占用 14 个字节 ( 隶属度为零的也要保存 .5.2 系统软件流程图