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模糊控制不模糊
fuhuafeng72 发表于 2014/8/4 12:32:49 715 查看 1 回复 [上一主题] [下一主题]
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许多人都看过这样的杂技表演。演员能在一节铁棍上，再顶起一节铁棍和叠摞的水杯，并做出各种造型,观众们常常为此叫绝。不过，至今还没有一位杂技演员尝试过一次顶起三节棍子。那么这样的高难度动作怎样才能实现呢？
在北京师范大学模糊数学实验室中，科学家们已经实现了这样的高难度表演。他们能一下子顶起三节铁棍。 这三根杆之间,分别用非常光滑的轴相连，上下之间没有任何摩擦。竖起来之后，即使施加外力干扰，也不会倒下。
这个演示中，滑轨上的小车就如同演员的头，在左右移动中维持着杆的平衡。每一根杆上有一个传感器，把杆左右倾斜的信息传送到电脑中。这个演示最关键的就是电脑中的模糊控制程序，它如同人的中枢神经。电脑通过模糊计算，为杆的每一次倾斜，找到一个平衡点，并把这个信息传送给小车，通过小车的运动保证杆的重心稳定不会倒下。倒立摆正是利用了模糊控制的基本原理。
拿我们的三级倒立摆来说，每一根都可能倒下，要同时维持三根棍子的平衡，难度可想而知。科学家们发现：这样的运动很难找到一个明确的运动规律，因为它们的运动太复杂了，因此人们通过寻找一种尽可能相似的运动规律，并在实际控制中不断修正，实现在动态中维持平衡，这就是模糊控制的基本思想。
倒立摆试验,已经成为一种国际公认的验证模糊控制水平的标准。十多年前李老师完成了一级倒立。去年，他们又实现了二级和三级倒立摆试验。现在他们正向四级倒立摆的目标努力。
模糊控制理论正在应用到我们生活和生产中。比如我们使用的全自动洗衣机，有些已经采用了模糊控制原理。衣服的洗涤过程就如同控制一个复杂的倒立摆，衣服的脏污程度、洗涤剂用量多少、水温高低等条件就相当于一节一节的铁棍。这些因素不是固定不变的。怎样才能象控制复杂的倒立摆一样，使这些难以确定的因素在动态中达到一个平衡，实现既省水、省时、省电,又能洗干净衣物的最佳洗涤效果。模糊控制理论的应用，为洗衣机提供一个最好的方案。
以往中国铝业贵州分公司的技术员在铝生产过程中，总会遇到不少麻烦。电解槽里原料的剩余多少、温度的高低很难把握，这些条件也是不断变化的模糊因素。对于铝厂这样的用电大户来说；原料添加量过多或过少、温度的高低升降，都会带来巨大的电能消耗。企业每年都要因此而担负数千万元的经济损失。
在专家的帮助下，贵州铝厂用模糊控制理论改造了生产系统。这套系统综合分析生产过程中不断变化的原料剩余量、温度等因素，在动态的生产过程中，去确定原料添加量、温度升降的控制方案。实现了以低消耗获得高产量。