四、模糊控制規(guī)則

通常情況下模糊控制規(guī)則是由實(shí)際的控制經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出來的，但對于船體表面清刷機(jī)器人這種在特定環(huán)境中作業(yè)的控制對象，要總結(jié)出人工控制經(jīng)驗(yàn)是較為困難的。可以從系統(tǒng)簡化的物理模型出發(fā)，按常規(guī)控制經(jīng)驗(yàn)類推出一般的模糊推理規(guī)則;也可以將經(jīng)典控制理論模糊化得到一套相應(yīng)的模糊控制規(guī)則去控制機(jī)器人在船體表面的移動(dòng)。采用的模糊控制規(guī)則為

Ri:if E is Ai and EC is Bi，then △U is Ci

    其中Ri 表示第i條控制規(guī)則；E表示誤差語言變量；EC表示誤差變化率語言變量；△U 為控制量語言變量。

    它們的語言值在相應(yīng)論域中的模糊子集分別為Ai，Bi和Ci，由這些控制規(guī)則可得到模糊控制規(guī)則表1。

 五、量化因子、比例因子和參數(shù)自調(diào)整

采用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)模糊控制算法進(jìn)行模糊控制時(shí)，必須將采樣得到的輸入變量從基本論域轉(zhuǎn)換到相應(yīng)的模糊集的論域，因此，需要引入量化因子進(jìn)行論域的變換。圖2中的參數(shù) K1和K2分別為誤差的量化因子和誤差變化率的量化因子。

每次采樣經(jīng)模糊控制算法給出的控制量(精確量)，還不能直接去控制對象，必須轉(zhuǎn)換到控制對象所能接受的基本論域中去，即通過圖（2）中的比例因子K3實(shí)現(xiàn)輸出控制量的論域的變換。

由圖（2）可知，模糊控制器除了要有一個(gè)好的模糊控制規(guī)則外，合理地選擇模糊控制器輸入變量的量化因子和輸出控制量的比例因子也是非常重要的。研究表明，量化因子和比例因子的大小及不同量化因子之間大小的相對關(guān)系，對模糊控制器的控制性能影響極大。為了使清刷機(jī)器人能夠適應(yīng)各種不同船體表面上運(yùn)動(dòng)，完成規(guī)定的清刷功能，控制中采用的量化因子和比例因子可根據(jù)誤差e和誤差變化率e_c的大小進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，從而使系統(tǒng)在各種情況下都具有良好的控制性能。

量化因子K1和K2的大小對控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能影響很大。當(dāng)e和e_c較大時(shí)，控制系統(tǒng)要減小誤差，加快動(dòng)態(tài)過程，這時(shí)應(yīng)取較大的控制量。此時(shí)可縮小量化因子K1和K2，增大K3。當(dāng)e和e_c較小是，系統(tǒng)接近穩(wěn)定值，這時(shí)為了使穩(wěn)態(tài)誤差盡可能減小，應(yīng)當(dāng)放大量化因子K1和K2，同時(shí)減小K3，使控制量的階躍變化小。

由以上分析可知，K1，K2和K3的變化趨勢正好相反。為了便于計(jì)數(shù)機(jī)控制，可取K1，K2的變化倍數(shù)與K3的變化倍數(shù)成倒數(shù)關(guān)系。K1，K2和K3的調(diào)整也是采用模糊化方法，經(jīng)模糊推理后得到參數(shù)調(diào)整表2。實(shí)際控制時(shí)，一最初設(shè)定的量化因子K10和K20對誤差e和誤差變化率ec進(jìn)行量化，查找參數(shù)調(diào)整表得到N值，按K1=N·K10，K2=N·K20和K3=K30/N調(diào)整參數(shù)，開用調(diào)整后的K1，K2和K3進(jìn)行量化和控制。