[发明专利]一种用于光电跟踪系统的模糊II型控制器设计方法

权利要求书

1.一种用于光电跟踪系统的模糊II型控制器设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：建立光电跟踪系统经典双闭环控制系统数学模型，得到其静态误差系数；

步骤2：在速度环节之前并入一个模糊控制器和一个积分环节构成模糊II型结构；

步骤3：模糊控制的输入为系统跟踪误差及误差的变化率，对其进行模糊化，并设计隶属函数；根据输入输出关系，对模糊规则进行总结；

步骤4：对输出量进行清晰化，得到积分环节增益的精确值；

步骤5：将得到的控制参数的实际值发送到速度环节，再次计算静态误差系数，实时调整系统状态。

2.根据权利要求1所述的用于光电跟踪系统的模糊II型控制器设计方法，其特征在于：所述步骤1具体为：

建立光电跟踪系统经典双闭环系统数学模型，其传递函数为：

其中，k为积分环节增益，T1、T2、T3、T4为系统各环节的时间常数，a为速度环节增益；

这是一个I型系统，其静态误差系数分别为：

速度误差系数K_v：

K_ν＝k

加速度误差系数K_a：

K_a＝0。

3.根据权利要求1所述的用于光电跟踪系统的模糊II型控制器设计方法，其特征在于：所述步骤3具体为：

1)模糊控制器需先对输入量，即系统的跟踪误差及误差变化率进行模糊化，模糊化的过程定义为如下：

其中，集合为论域U上的模糊集合或模糊子集；表示U中表示输入变量的各个元素x属于集合的程度，称为元素x属于模糊集合的隶属函数，其反映输入空间上每一个点映射到0到1之间的隶属度；当x是一个确定的元素x_j时，称为元素x_j对模糊集合的隶属度；

对于n条模糊规则，对其表达的n个蕴涵关R_ik并运算，ik＝1，2…，构成系统总的模糊蕴涵关系R：

将采样得出的输入变量x模糊化后映射成模糊量X，按近似推理合成法则，得到输入的模糊量为：

式中，符号表示合成运算。

4.根据权利要求1所述的用于光电跟踪系统的模糊II型控制器设计方法，其特征在于：所述步骤4具体为：

对得到的模糊集合的全部进行清晰化处理，清晰化采用“重心法”，即“加权平均法”，过程如下式：

其中，x_i论域中的每个元素u(i)为出模糊集合的隶属度，i＝1,2,3…m，平均值x₀为应用加权平均法为模糊集合求得的判决结果；用输出量化因子乘以x₀得控制量，即积分环节增益的实际值。

5.根据权利要求1所述的用于光电跟踪系统的模糊II型控制器设计方法，其特征在于：所述步骤5具体为：

接入模糊控制器和积分环节后，系统变为II型，静态误差系数得到明显增大：

速度误差系数K_v：

K_ν＝∞

加速度误差系数K_a：

K_a＝k。