基于状态机的温度模糊控制方法及其控制系统

摘要

本发明涉及一种基于状态机的温度模糊控制方法及其控制系统，该控制系统是在经典模糊控制的基础上，利用状态机的信号流向进行加权，并考虑环境温度梯度影响，在相应的温度控制平台上进行算法设计和验证。本发明的控制方法步骤简单，能将温度状态机和模糊控制有效结合，解决ec滞后的问题，使模糊控制决策增加可靠依据且可广泛应用于惯性较大系统。该控制系统包括下位机单元、上位PC机人机界面、发动机冷却液温度工况模拟装置、发动机冷却液温度传感器和汽车水温仪表。本发明的控制系统结构设计简单、合理，测试和标定直观、精确且效率高，发动机冷却液温度传感器信号测量准确可靠，模拟温度工况控制快速平稳。

主权项

一种基于状态机的温度模糊控制方法，其特征在于，首先根据实验将得到一般情况下的温度响应共划分多个状态，状态机的转换流向将为后续最终控制量输出进行加权；然后分别将温度偏差e和偏差率ec模糊化为多个区间，并分别设定温度偏差e和偏差率ec的范围，再通过线性变换使温度偏差e和偏差率ec的范围归一化到同一模糊集论域；接着根据实验中温度运行特性建立模糊控制规则表，再由模糊控制规则表得到输出U，采用“最大隶属度”方法求解模糊化的输出U，并设模糊控制器输出波头数m_U的范围；最后通过线性变换去模糊化，建立模糊控制器输出波头数m_U与模糊化的输出U之间的关系；所述温度偏差e模糊化为7个区间E；所述偏差率ec模糊化为7个区间EC；所述温度偏差e的范围为[e_min,e_max]；所述偏差率ec的范围为[ec_min,ec_max]；所述温度偏差e和所述偏差率ec的模糊集论域都为[‑6,6]，即：$E=\frac{12}{e_{max}-e_{\min }}(e-\frac{e_{max}+e_{\min }}{2})---\left(1\right);$$EC=\frac{12}{{\mathrm{ec}}_{max}-{\mathrm{ec}}_{min}}(ec-\frac{{\mathrm{ec}}_{max}+{\mathrm{ec}}_{min}}{2})---\left(2\right);$所述模糊化的输出U的论域为[0,1]；所述模糊控制器输出波头数m_U的范围为(m_Umin,m_Umax)；所述模糊控制器输出波头数m_U与模糊化的输出U之间关系的关系式为：m_U＝(m_Umax‑m_Umin)U+m_Umin    (3)；最终波头数m与所述模糊控制器输出波头数m_U之间关系的关系式为：m＝m_U*K₁*K₂    (4)；其中，K₁为基于状态机的加权系数，K₂为环境温度修正系数。