1 第三章 模糊自动控制原理 3.1 模糊控制的基本思想 在自动控制技术产生之前，人们在生产过程中只能采用手动控制方式，手动控制过程首先是通过观测被控对象的输出，其次是根据观测结果做出决策，然后手动调整输入，操作工人就是这样不断地观测→决策→调整，实现对生产过程的手动控制。这三个步骤分别是由人的眼—脑—手来完成的。后来，由于科学和技术的进步，人们逐渐采用各种测量装置（如测量仪表、检测装置、传感器等）代替人的眼，完成对被控制量的观测任务；利用各种控制器（如磁放大器，由直流运算放大器加阻容反馈网络构成的PID 调节器等）部分地取代人脑的作用，实现比较、综合被控制量与给定量之间的偏差，控制器所给出的输出信号相当于手动控制过程中人脑的决策；使用各种执行机构（主要是电动的、气动的，如伺服电机、气动调节阀、变频器等）对被控对象（或生产过程）施加某种控制作用，这就起到了手动控制中手的调整作用。 上述由测量装置、控制器、被控对象及执行机构组成的自动控制系统，就是人们所熟悉的常规负反馈控制系统，图 3-l、3-2 分别给出了手动控制和负反馈控制的方框图。 经过人们长期研究和实践形成的经典控制理论，对于解决线性定常系统的控制问题是很有效的，然而，经典控制理论对于非线性时变系统难以奏效。随着计算机尤其是微机的发展和应用，自动控制理论和技术获得了飞跃的发展。基于状态变量描述的现代控制理论对于解决线性或非线性、定常或时变的多输入多输出系统问题，获得了广泛的应用，例如在阿波罗登月舱的姿态控制、宇宙飞船和导弹的精密制导以及在工业生产过程控制等方面得到了成功的运用。但是，应该指出，无论采用经典控制理论还是现代控制理论设计一个控制系统，都需要事先知道被控制对象（或生产过程）精确的数学模型，然后根据数学模型以及给定的性能指标，选择适当的控制规律，进行控制系统设计。然而，在许多情况下被控对象（或生产过程）的精确数学模型很难建立。例如，有些对象难以用一般的物理和化学方面的规律来描述，有的影响因素很多，而且相互之间又有交叉耦合，使其模型十分复杂，难于求解以至于没有实用价值。还有一些生产过程缺乏适当的测试手段，或者测试装置不能进入被测试区域，致使无法建立过程的数学模型，象建材工业生产中的水泥窖、玻璃窖，化工生产中的化学反应过程，轻工生产中的造纸过程，食品工业生产中的各种发酵过程等。还有为数众多的炉类，如炼钢炉的冶炼过程...
