數(shù)字化舞臺(tái)布光燈具控制器的設(shè)計(jì)

由于不需要像Mamdani型那樣計(jì)算面積重心，Sugeno型的解模糊算法相對(duì)簡(jiǎn)單，運(yùn)算量較小。

Mamdani型和Sugeno型有各自的優(yōu)勢(shì)，Mamdani型的優(yōu)點(diǎn)為：

· 直觀、符合人的習(xí)慣

· 廣泛被接受

Sugeno型的優(yōu)點(diǎn)為：

· 很高的運(yùn)算效率

· 可以協(xié)同線性控制理論(如PID)

· 可以使用優(yōu)化和自適應(yīng)技術(shù)

· 可以保證輸出平面的連續(xù)性

· 可以進(jìn)行數(shù)學(xué)分析

對(duì)于本項(xiàng)目，通過(guò)在PC機(jī)中進(jìn)行的仿真和實(shí)際測(cè)試表明，二者的輸出平面和控制效果相近。而Sugeno型運(yùn)算量少，更適合在單片機(jī)中使用。

模糊控制器的輸出為PWM值，采用0階Sugeno模型推理，有五個(gè)輸出值：{反向高速，反向中速，停，正向中速，正向高速}，由NRun、NWalk、Prone、PWalk、PRun表示，模糊邏輯推理規(guī)則見(jiàn)表1。

表1 模糊邏輯揄規(guī)則

對(duì)于不同的燈具和自由度，NWalk和PWalk的數(shù)值是可調(diào)參數(shù)，從EEPROM中讀取，因此不能使用查表方式編程，而要進(jìn)行實(shí)時(shí)運(yùn)算。為提高速度，在程序中所有的四則運(yùn)算都是字節(jié)型和整型，避免使用浮點(diǎn)量，標(biāo)準(zhǔn)8051內(nèi)核可以用一個(gè)指令完成，最長(zhǎng)為4個(gè)機(jī)器周期。模糊隸屬度值用0～255表示，而不是0～1，在運(yùn)算最后一步再作歸一化處理。

由于在模糊控制器中缺乏積分環(huán)節(jié)，使得其無(wú)法對(duì)較小的殘差作出合理的反應(yīng)。例如由于電機(jī)、機(jī)構(gòu)的靜摩擦力的存在，當(dāng)殘差較小時(shí)，電機(jī)無(wú)法啟動(dòng)。因此在控制器的輸出端疊加一個(gè)非線性的積分環(huán)節(jié)，只在殘差e較小、速度v為0的時(shí)候起作用，可以再處理這種情況。

圖6是燈具伺服特性的實(shí)測(cè)曲線(俯仰自由度曲線)虛線表示設(shè)定值，實(shí)線是實(shí)際位置測(cè)量值。