| 對于步進電機運行的閉環(huán)控制，這里采用兩輸入單輸出的模糊控制器。兩個輸入量分別是天線陣面跟蹤角位移的偏差和偏差變化率，輸出量是步進電機的運行頻率。一個典型的模糊控制器都包含有三個環(huán)節(jié)：精確量的模糊化、模糊推理和反模糊化。 為提高實時性和跟蹤精度，這里采用離線模糊推理運算，制定模糊決策表，存入EPRO中，用查表法決定輸出量。由于雷達罩天線座測量儀測量參數(shù)較多和測量環(huán)境的變化（如室外風(fēng)載荷影響等），在一般場合下，依據(jù)原手動斷續(xù)定點跟蹤測量經(jīng)驗總結(jié)的知識庫則常常具有很大的局限性，致使控制效果受到影響。為此，在反模糊化環(huán)節(jié)后面，又加入了自適應(yīng)參數(shù)調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)，以適應(yīng)不同測量場合和控制過程的突變，提高跟蹤效果。因此本文設(shè)計的閉環(huán)適應(yīng)性模糊控制器的結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。1.精確量的模糊化 對反饋測量環(huán)節(jié)得到的方位、俯仰軸的角位移偏差和偏差變化率信號的精確值，首先進行模糊化處理。對于角位移偏差、偏差變化率和控制輸出量分別可看作離散整數(shù)論域[-6，+6]上的語言變量E、E7和F，并對E、E7、F的語言變量值化分為：PL（正大）、PM（正中）、PS（正小）、O、NS（負小）、NM（負中）、NL（負大）7個檔次，其隸屬函數(shù)取三角分布，如圖2所示。2.模糊推理及決策表建立 模糊推理就是根據(jù)一系列語言規(guī)則構(gòu)成的模糊知識庫，對輸入變量進行推理，而獲得控制量的過程，對于圖1的模糊控制器結(jié)構(gòu)，這里采取Mamdani推理法，并取如下模糊推理規(guī)則： 取i=0，1，2，…，7和j=0，1，2，…，7由式(1)產(chǎn)生7×7條控制規(guī)則，按照上述對語言變量的值檔次的劃分，其規(guī)則基如表1所示。 根據(jù)Mamdani推理法有A×B×C，其對應(yīng)的模糊關(guān)系最為： 式(2)～(6)中，分別為模糊集合A、B、C、R的隸屬度，且： 對于已知輸入A、B，則輸出C可用下式求得： 3.模糊量的精確化 按上述模糊推理獲得的模糊控制量，還需進行精確化處理才能用于實際控制。對模糊量的精確化處理，本文采用工業(yè)控制中廣泛應(yīng)用的加權(quán)平均法： 按照上述推理，離線計算得出模糊決策表，存人計算機內(nèi)存，在跟蹤控制過程中靠查表法迅速得出控制量，從而大大提高了實時跟蹤能力和跟蹤精度。4.量化因子的適應(yīng)性調(diào)節(jié) 由于雷達罩天線座跟蹤測量儀測量參數(shù)較多，且既有靜態(tài)測量又有動態(tài)測量，而上述決策表模糊推理知識庫是在一個方向為零角度（零點位置）而另一方向上為-60度～+60度全行程范圍內(nèi)手動跟蹤測量得出的經(jīng)驗總結(jié)，在其它場合下的參數(shù)測量時，模糊控制效果則不一定好，因此為使跟蹤效果更好，在基本模糊控制器的基礎(chǔ)上，又增加了輸入、輸出量化因子的適應(yīng)性調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)，以更好地適應(yīng)各測量場合。 當(dāng)偏差e或偏差變化率△P較大時，縮小K1、K2降低大偏差范圍內(nèi)的分辨率，以獲得較平緩的控制特性，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性；同時增大K3提高快速性，改善系統(tǒng)的動態(tài)性能。 當(dāng)偏差e或偏差變化率△P較小時，系統(tǒng)已接近穩(wěn)態(tài)，則調(diào)節(jié)增大K1、K2，提高系統(tǒng)對小偏差的分辨率，提高控制的靈敏度；同時縮小K3，以避免超調(diào)和振蕩，使系統(tǒng)盡快進入穩(wěn)態(tài)精度范圍內(nèi)。量化因子K1、K2、K3的調(diào)節(jié)規(guī)律如圖3所示。 圖3中，1為兩個輸入量的量化曲線，其上各點的斜率為量化因子K1、K2的適應(yīng)性調(diào)節(jié)規(guī)律，2為調(diào)節(jié)的恒定量化因子，3為輸出量的量化曲線，其各點的斜率為K3的適應(yīng)性調(diào)節(jié)規(guī)律。 |
