伺服系統模糊控制器及其發展工具之設計

Abstract

以模糊理論為基礎所設計出來的伺服控制器不但可以兼顧系統的非盄性(Non-linear- ity)與不確定性(Uncertainty) ，同時也使得設計者能直接將經驗和感覺融入控制器 中。伺服控制的領域在引入模糊理論后，不論是在控制器的設計方法上或者是在設計 過程中所需的分析和發展工具上，均發生了重大的變化。本論文就伺服系統上的模糊 控制器設計過程及其所需要的輔助發展工具作研究與討論。 模糊控制器設計過程中，有兩項要件常常會被修正的：一者是控制法則(Control Ru- les)，另一則為變數的歸屬函數(Membership Function) 。為此，本論文設計了模糊 控制發展軟體Fuzzy Fast Hand ，這套軟體提供了方便的環境給模糊控制器的設計者 ，使得控制法則及變數歸屬函數的編輯與修訂更為容易。而數位控制的整合系統PC- CtrLab則可以協助設計者做模擬或實驗。此外，PC-MATLAb 提供完備的分析工具評量 模糊控制器的優劣。藉著Fuzzy Fast Hand、PC-CtrLab、PC-MATLAB 這三套系統的整 合，模糊控制器的設計過程變得更方便、更有效率。 本論文主要分成四部分：第一部分介紹模糊理論及模糊控制理論。第二部分將以直流 伺服馬達(DC-servo motor)的位置控制及單連杆(Single Joint Link) 實驗為例，說 明其模糊控制器之設計過程。第三部分介紹模糊控制器輔助發展系統-Fuzzy Fast H- and 的設計理念及使用方法。最后在第四部分將進行實驗，并根據實驗結果分析模糊 控制器之性能。 目前，模糊控制器在伺服系統上雖可達成良好的控制效果，但理論架構卻不夠完備。 如何整理出一套完整的模糊控制理論，使設計過程更有效率，將是今后的研究重點。