探讨模拟控制工程实际应用中存在的问题

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摘 要：模拟控制工程对工程各种要素设计进行模拟，通过减少与实际工程操作之间的偏差来达到控制工程质量与效率的目的，模拟控制工程在当前已经取得较大的进步。当前，模拟控制工程对于大滞后性系统的控制仍然存在较大阻碍，而这需要模拟控制工程来实现，但是，模糊控制工程也有许多实际性的问题尚未解决，比如模糊控制的参数设置和规则获取、模糊控制对各种多变量耦合系统的控制问题和提高模糊控制的稳态精度等。如何解决这些问题是实现模糊控制在模拟控制工程中有效应用的难点所在，更是推动模糊控制工程进一步发展的要求。

关键词：参数设置；规则获取；稳态精度；多变量耦合系统

模糊控制作为一种非线性控制手段，在其本质上属于智能控制的范畴。模糊控制以模糊集合理论作为理论基础，将模糊技术与自动控制技术作为技术支撑，只有将三者相互结合才能实现把模糊控制付诸实践，目前已经被广泛应用到各个领域当中。相较于一般的分析系统所使用的定量方法，模糊控制方法具有三个方面的优势，即只应用语言变量或者同时应用语言变量和数学变量、用模糊算法来描述复杂关系、用模糊条件语句来描述变量间的函数关系。此外，模糊控制在其发展过程中已经形成了一套比较系统化的理论体系，在多个领域被广泛使用，实际应用内容非常丰富。

一、模糊控制的应用

模糊控制作为智能控制的一个重要组成部分，其在实际运用的过程中解决了其他方法无法解决的许多问题，实现了对复杂系统的有效控制。一般来说，模糊控制的研究对象比较倾向于对智能对象的控制，这些智能对象通常具备三个主要特征，即模型无法得到准确确定且极不稳定、非线性和对控制内容的要求非常复杂，针对这些对象，模糊控制可以取得较好的控制效果。模糊控制技术不仅包括模糊控制器这种基本设备，还包括模糊控制技术，在实际应用时，模糊控制的作用除了控制之外，还生成设定量与过程状态、具备开关的功能调节设定量和转换控制策略。目前，模糊控制应用最多的方面有工业企业大型生产、工业控制对象、家用电器、国民经济等复杂对象的预测、企业管理与控制以及其他领域。模糊控制从出现到现在，以其便于操作与控制效果良好的优势受到了智能控制领域的高度重视，甚至在世界各国都已经开始将模糊控制的理论与应用作为国家控制技术研发的主要内容之一。模糊控制在其实际应用中出现的问题成为阻碍模糊控制发展的关键性问题，如何解决这些问题使模糊控制取得良好的实际控制效果是控制领域亟待探索的内容，更是社会经济发展对控制领域提出的要求。

二、模糊控制工程实际应用中的问题

（一）规则获取与参数优化

在模糊控制系统中，当确定模糊决策与模糊化方法以后，要选择模糊控制规则，模糊控制规则的选取参考的是以前模糊控制的经验与控制系统的实际情况情况。之前模糊控制的经验虽然在一定程度上给予了当前模糊控制规则一些参考意见，但是如果遇到较为复杂的控制对象与控制要求时，并不一定能够满足当前模糊控制的需要，严重的会导致整个控制系统工程遭到破坏，无法达到模糊控制的既定目标。模糊控制的规则获取经常出现的问题是规则缺乏或者规则内容不够全面，而且当模糊控制的对象参数发生变化或者受到其他因素的干扰时，也会影响到模糊控制的效果，因此，模糊控制的规则必须要足够全面，能够尽量减少模糊控制工程中出现的干扰因素。模糊控制参数由于受到许多因素的影响，存在很大不确定性及不稳定性，利用遗传算法可以实现对模糊控制器的参数设计并对其进行优化，另外，模糊算法也可以获取模糊推理规则。

（二）多变量耦合系统的控制

多变量系统控制对象是当前控制系统应用最多的控制对象，在多变量控制系统中，控制器、测量元件和执行元件都可能具备一个以上的输入变量或输出变量，相较于单变量系统，多变量系统的控制比较复杂。在实际的多变量系统控制中，大多数对象的变量之间并不会完全独立，基本上都会存在或多或少的耦合关系，因此，也就决定了多变量系统的控制成为当前控制领域的一大难点。当对多变量耦合系统进行控制的时候，操作人员发现，如果变量之间的耦合关系较弱时，则可以将此变量系统当做一个线性独立的系统来进行控制，如果变量之间的耦合关系较大时，会影响到整个系统的控制效果与，也可能会影响到系统的稳定性，则此变量系统的耦合关系已经不能忽视。目前，对多变量耦合系统实现有效控制的方法是嫁祸控制，在早期的嫁祸控制方法当中，要求被控对象是参数已知的线性系统，对被控对象的依赖性比较大。当被控对象的参数发生变化时，嫁祸控制的办法可能会失效或者失败，给系统的稳定性带来影响。基于此，控制领域的各专家结合之前的经验，提出了利用自适应嫁祸方法来实现对多变量系统的控制，克服了嫁祸方法依赖被控对象的弊端，综合考虑被控对象的控制、辨识和嫁祸，对参数的未知或缓慢变化实行自适应解耦控制。

（三）稳态精度

模糊控制器被广泛应用的主要原因主要有鲁棒性良好和非线性控制特征两个，这两个特征也来源于模糊控制器对控制对象的模型精确度要求不高。随着控制对象控制内容的要求不断变高，普通模糊控制器存在的余差、稳态控制精度低等问题已经 无法满足模糊控制对象对精度的要求，如果不及时解决，模糊控制器与被控对象的矛盾就会越来越突出。要提高模糊控制器的稳态精度，主要有以下三个方法：增加模糊控制器的积分项，从而消除稳态误差；调整模糊控制的参数，使模糊控制的误差降到最小，保持误差在允许的范围之内；以模糊控制方法为主，综合使用多种控制方法。

综上所述，模糊控制工程的参数设置和规则获取、模糊控制对各种多变量耦合系统的控制问题和提高模糊控制的稳态精度等问题是当前控制领域正在研究的重点课题。模糊控制工程的快速发展要求控制领域解决的不仅仅是这些关键性问题，还有一些在平时容易被人忽视的问题，比如，模糊控制的设计在目前还没有统一的方法与技术指导、注塑工艺的参数精确度得不到准确控制、模糊控制与其他控制方法的结合使用还缺乏具有说服力的实践证明。如何解决模糊控制工程在实际应用中的问题，任重而道远，控制领域还需进一步探索。

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