本文摘要：本篇文章是由《 機(jī)電工程技術(shù) 》發(fā)表的一篇電子論文，雜志是機(jī)電工程師發(fā)表職稱論文期刊，廣東省級(jí)期刊，機(jī)械工程領(lǐng)域期刊，是廣東省機(jī)電行業(yè)唯一的綜合性技術(shù)刊物，國內(nèi)外公開發(fā)行。雜志1971年廣州市創(chuàng)刊并發(fā)行至今。 摘要：本文以二自由度平面機(jī)械手為例，
本篇文章是由《機(jī)電工程技術(shù)》發(fā)表的一篇電子論文，雜志是機(jī)電工程師發(fā)表職稱論文期刊，廣東省級(jí)期刊，機(jī)械工程領(lǐng)域期刊，是廣東省機(jī)電行業(yè)唯一的綜合性技術(shù)刊物，國內(nèi)外公開發(fā)行。雜志1971年廣州市創(chuàng)刊并發(fā)行至今。
摘要：本文以二自由度平面機(jī)械手為例，嘗試用TS模糊控制理論解決機(jī)械手的控制問題。要點(diǎn)是：用TS模糊模型以及并行分配補(bǔ)償?shù)霓k法來實(shí)現(xiàn)，本文建立了二自由度平面機(jī)械手的模糊模型并用TS模糊控制理論和并行分配補(bǔ)償法對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了綜合，最后用仿真進(jìn)行驗(yàn)證。
關(guān)鍵詞：TS模型;模糊控制;并行分配補(bǔ)償;自適應(yīng)控制
近年來，隨著控制理論的發(fā)展以及研究的不斷深入，形成了一個(gè)新的理論體系，那就是TS模糊模型理論體系。這一理論為解決非線性系統(tǒng)問題做出了很大的貢獻(xiàn)，并且在工業(yè)方面得到越來越多的應(yīng)用。其主題思想是：將線性系統(tǒng)理論和模糊控制理論相結(jié)合，解決非線性系統(tǒng)問題。其要點(diǎn)為：采用TS模糊控制理論和并行補(bǔ)償方法。TS模糊模型分為：前提部和結(jié)論部，其前提部是依據(jù)系統(tǒng)輸入和輸出間是否存在局部線性關(guān)系來進(jìn)行劃分;而其結(jié)論部是由多項(xiàng)式線性方程來表達(dá)，從而構(gòu)成各條規(guī)則間的線性組合，使非線性系統(tǒng)的全局輸出具有良好的線性描述特征。而并行分配補(bǔ)償法就是把一個(gè)整體非線性動(dòng)力模型看成是多個(gè)局部線性系統(tǒng)的模糊逼近，把整個(gè)非線性系統(tǒng)的控制看成是多個(gè)局部線性系統(tǒng)控制的模糊逼近。但模糊控制也存在著很多不確定因素：比如：系統(tǒng)線性模型辨識(shí)的不確定性;人為給定參數(shù)時(shí)所得模糊邏輯系統(tǒng)和實(shí)際系統(tǒng)之間的差別;外界信號(hào)的干擾等。為了克服這些不確定因素，我們采用自適應(yīng)控制。
1模糊邏輯系統(tǒng)
模糊邏輯系統(tǒng)是由模糊規(guī)則庫、推理機(jī)、產(chǎn)生器和消除器四部分組成。其基本結(jié)構(gòu)框如圖1所示：
圖1模糊控制器結(jié)構(gòu)圖
設(shè)x∈(x1,x2,…,xn)T∈M1×M2×…xn和y∈N均屬于語言變量，分別為模糊控制器的輸入和輸出;Ani和Bni分別是Mi∩R和Ni∩R上的模糊集合。模糊邏輯系統(tǒng)構(gòu)成了由子空間U到子空間V上的一個(gè)映射。
規(guī)則庫：模糊規(guī)則庫是具有如下形式：
Ri:if x1 is A1i,x2 is A2i,and … and xn is Ani;then y is Bi (1)
i=1,2,…,r;r表示模糊規(guī)則數(shù)。模糊規(guī)則來源于人們離線或在線對(duì)控制過程的了解。人們通過直接觀察控制過程，對(duì)控制過程的特性能夠有一個(gè)直觀的認(rèn)識(shí)。雖然這種認(rèn)識(shí)并不是很精確的數(shù)學(xué)表達(dá)，只是一些定性描述，但它能夠反映過程控制的本質(zhì)。在此基礎(chǔ)上，人們往往能夠成功地實(shí)施控制。
模糊推理機(jī)：是模糊控制的核心部分，它根據(jù)模糊系統(tǒng)的輸入和模糊推理規(guī)則，經(jīng)過模糊推理合成等邏輯運(yùn)算，得出模糊系統(tǒng)的輸出。模糊產(chǎn)生器的作用是將一個(gè)確定的點(diǎn)x∈(x1,x2,…xn)T∩M映射為模糊集合A‘。
影射方式至少有兩種：
1)單點(diǎn)模糊化。若A‘對(duì)支撐集為單點(diǎn)模糊集，則對(duì)某一點(diǎn)x‘=x時(shí)有φα(x)=1，而對(duì)其余所有的點(diǎn)x‘≠x,x‘∈M，有φα(x)=0。幾乎所有的模糊化算子都是采用單點(diǎn)模糊算子。
2)非單點(diǎn)模糊化。當(dāng)x‘=x時(shí)有φα(x)=1，但當(dāng)x‘逐漸遠(yuǎn)離x時(shí)，φα(x)從1開始衰減。
解模糊的作用是將N上的模糊集合映射為一個(gè)確定的點(diǎn)。在實(shí)際控制中，系統(tǒng)的輸出是精確值，不是模糊集，然而系統(tǒng)的輸出是模糊集，而不是精確值。所以要利用模糊消除器將N上的模糊集合映射為一個(gè)確定的點(diǎn)。通常的去模糊化有如下幾種形式：
這種模型由一個(gè)模糊關(guān)系系統(tǒng)和一組線性系統(tǒng)組成，可以看作是非線性中分段線性化逼近的一種擴(kuò)展。首先在一系列操作點(diǎn)附近對(duì)系統(tǒng)線性化，然后通過隸屬函數(shù)把每個(gè)子空間的局部線性模型平滑的連接起來描述系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)行為。它的主要優(yōu)點(diǎn)就是提供了一個(gè)精確的系統(tǒng)方程，因此能夠利用參數(shù)估計(jì)和確定系統(tǒng)階數(shù)的方法來確定系統(tǒng)參數(shù)和階數(shù)。這類模糊系統(tǒng)是對(duì)非線性不確定系統(tǒng)建模的一個(gè)重要工具，它們之所以受到了廣大學(xué)者的關(guān)注，除了它在實(shí)際工程中取得了巨大應(yīng)用成果外，更重要的是它對(duì)任意連續(xù)非線性系統(tǒng)的逼近性。T-S等各種模糊系統(tǒng)已經(jīng)被證明是萬能逼近器，為了更好的揭示模糊系統(tǒng)作為萬能逼近器的內(nèi)在機(jī)理，人們從定性和定量兩個(gè)方面研究了模糊系統(tǒng)的逼近特性。(1)定性方面：主要是證明各類模糊系統(tǒng)的逼近特性，并分析存在這種逼近特性的內(nèi)在機(jī)理。(2)定量方面：著重點(diǎn)在于建立逼近偏差范圍和分析各類模糊系統(tǒng)的逼近精度。
2TS模糊模型的建立
根據(jù)模糊規(guī)則的不同，模糊控制器分為兩種：Mandani控制器和TS控制器，前一種控制器是一種傳統(tǒng)的控制方法，雖說目前還有廣泛的應(yīng)用，但是隨著控制技術(shù)的蓬勃發(fā)展，其應(yīng)用范圍有許多局限性。而在1985年由Takagi和Sugeno提出的TS模糊控制技術(shù)逐步顯示出其優(yōu)越性，其基本思想就是將整個(gè)狀態(tài)空間分割為多個(gè)模糊空間，在每個(gè)模糊子空間中建立局部線性模型，并對(duì)每個(gè)局部線性模型設(shè)計(jì)出各自的控制器，使整個(gè)系統(tǒng)變成局部線性的控制的加權(quán)組合。
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