最近有一个任务是写一篇关于离子源控制的专利，领导希望我从整体的离子源写。然后阅读了一下《ECR离子源主要参数对离子束流影响的研究》这篇论文，大概对影响离子源的两个参数有所理解，一个是微波功率，一个是腔体的真空度，当然其他的影响因素还是有的，但是这两个起主要作用吧。
然后我想把整个系统看做一个黑箱，因为离子源点火以及束流稳定的影响因素很多，所以用模糊控制不用建立系统的数学模型，还是很方便的。
首先，我理解的模糊控制大概就是如下：
1，把采集的数据给映射到论域里，一个离散域，公式就是如图所示
2.确定他属于哪个隶属函数，基本上就是哪个隶属度大就属于哪个
3确定模糊规则，基本凭借经验或者你的输入输出确定
4输出反模糊化
然后事先声明，我的这次失败了，不知道为啥结果是负的，只是记录一下在这过程中的模糊控制已备忘。
整个都是在学堂在线上听的智能控制导论里学到的，不过他的实验是做的控制信号的跟踪。因为我没有系统，所以直接用系统的输入和输出来仿真。
模糊控制的步骤为：
（1）模糊控制器的结构
（2）定义输入输出模糊集
（3）定义输入输出隶属函数
（4）建立模糊控制规则
（5）建立模糊控制表
（6）模糊推理
（7）反模糊化
其中的2到7都可以用MATLAB simulink里的fuzzy模块完成，还是很方便的。
调用出fuzzy工具箱，
在这里设置论域，隶属函数，输出的反模糊方法，模糊规则等等，基本就是全包了。后文是为了确定模糊规则。
首先，确定输入输出，建立仿真的结构
然后，需要把来自传感器的实时信号模糊化。
- 将微波功率离散到论域{-4,4}
微波功率的范围是360-800，则kw为2*4/800-360=0.0182
则模糊控制器的微波输入为
|
原输入 |
360 |
400 |
480 |
500 |
600 |
650 |
707 |
750 |
800 |
|
输入 |
-4 |
-3 |
-2 |
-1 |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
- 将真空度离散到论域{-8,8}
真空度的范围是1.6-5.9，则kp=2*8/5.9-1.6
则模糊控制器的真空度输入为
|
原输入 |
1.6 |
1.7 |
2.1 |
2.2 |
2.3 |
2.4 |
2.5 |
2.6 |
2.7 |
2.7 |
2.9 |
3.0 |
3.2 |
3.7 |
5.3 |
5.9 |
|
|
输入 |
-8 |
-8 |
-6 |
-6 |
-5 |
-5 |
-5 |
-4 |
-4 |
-4 |
-3 |
-3 |
-2 |
0 |
6 |
8 |
|
- 控制量也就是束流离散到论域{-12,12}
取值范围是12.4-4，则ku=12.4-4/2*12
则模糊控制器的控制量输出为
|
原输出 |
10.4 |
10.5 |
10.6 |
12 |
12.2 |
12.3 |
12.4 |
12.1 |
8.9 |
11.2 |
11 |
|
输出 |
6 |
7 |
7 |
11 |
11 |
12 |
12 |
11 |
2 |
9 |
8 |
|
原输出 |
10.2 |
8.6 |
7.7 |
7 |
6.2 |
6 |
5 |
5.04 |
4 |
|
|
|
输出 |
6 |
1 |
-1 |
-3 |
-6 |
-6 |
-9 |
-9 |
-12 |
|
|
- 真空度的隶属函数如图所示
|
原输入 |
1.6 |
1.7 |
2.1 |
2.2 |
2.3 |
2.4 |
2.5 |
2.6 |
2.7 |
2.7 |
2.9 |
3.0 |
3.2 |
3.7 |
5.3 |
5.9 |
|
输入 |
-8 |
-8 |
-6 |
-6 |
-5 |
-5 |
-5 |
-4 |
-4 |
-4 |
-3 |
-3 |
-2 |
0 |
6 |
8 |
|
隶属集合 |
NB |
NB |
NM1 |
NM1 |
NM2 |
NM2 |
NM2 |
NS1 |
NS1 |
NS1 |
NS1 |
NS1 |
NS2 |
Z |
PM |
PB |
- 功率的隶属度函数如图所示
|
原输入 |
360 |
400 |
480 |
500 |
600 |
650 |
707 |
750 |
800 |
|
输入 |
-4 |
-3 |
-2 |
-1 |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
|
隶属集合 |
NB |
NB |
NM |
NS |
Z |
PS |
PM |
PM |
PB |
- 控制器输出隶属度函数如图所示
|
原输出 |
10.4 |
10.5 |
10.6 |
12 |
12.2 |
12.3 |
12.4 |
12.1 |
8.9 |
11.2 |
11 |
|
输出 |
6 |
7 |
7 |
11 |
11 |
12 |
12 |
11 |
2 |
9 |
8 |
|
隶属集合 |
PS |
PM |
PM |
PB |
PB |
PB |
PB |
PB |
Z |
PM |
PM |
|
原输出 |
10.2 |
8.6 |
7.7 |
7 |
6.2 |
6 |
5 |
5.04 |
4 |
|
|
|
输出 |
6 |
1 |
-1 |
-3 |
-6 |
-6 |
-9 |
-9 |
-12 |
|
|
|
隶属集合 |
PS |
Z |
Z |
NS |
NS |
NS |
NM |
NM |
NB |
|
|
- 确定模糊规则表
|
U |
微波功率Pw |
|||||||
|
NB |
NM |
NS |
Z |
PS |
PM |
PB |
||
|
真 空 度P |
NB |
|
Z |
|
|
|
|
|
|
NM1 |
PM |
PB |
PB |
PB |
PB |
PM |
PS |
|
|
NM2 |
|
PM |
|
|
|
|
|
|
|
NS1 |
|
NS |
|
|
|
|
|
|
|
NS2 |
|
NM |
|
|
|
|
|
|
|
Z |
|
NM |
|
|
|
|
|
|
|
PM |
|
NM |
|
|
|
|
|
|
|
PB |
|
NB |
|
|
|
|
|
|
|
原输入 |
360 |
400 |
480 |
500 |
600 |
650 |
707 |
750 |
800 |
|
输入 |
-4 |
-3 |
-2 |
-1 |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
|
隶属集合 |
NB |
NB |
NM |
NS |
Z |
PS |
PM |
PM |
PB |
|
原输入 |
1.6 |
1.7 |
2.1 |
2.2 |
2.3 |
2.4 |
2.5 |
2.6 |
2.7 |
2.7 |
2.9 |
3.0 |
3.2 |
3.7 |
5.3 |
5.9 |
|
输入 |
-8 |
-8 |
-6 |
-6 |
-5 |
-5 |
-5 |
-4 |
-4 |
-4 |
-3 |
-3 |
-2 |
0 |
6 |
8 |
|
隶属集合 |
NB |
NB |
NM1 |
NM1 |
NM2 |
NM2 |
NM2 |
NS1 |
NS1 |
NS1 |
NS1 |
NS1 |
NS2 |
Z |
PM |
PB |
|
微波 |
800 PB |
750 PM |
707 PM |
650 PS |
600 Z |
|
真空 |
2.2 NM1 |
2.2 NM1 |
2.2 NM1 |
2.1 NM1 |
2.1 NM1 |
|
束流 |
10.4 PS |
10.5 PM |
10.6 PM |
12 PB |
12.2 PB |
|
微波 |
500 NS |
480 NM |
400 NB |
360 NB |
|
|
真空 |
2.1 NM1 |
2.1 NM1 |
2.1 NM1 |
2.1 NM1 |
|
|
束流 |
12.3 PB |
12.4 PB |
12.4 PB |
10.5 PM |
|
Pw=480 ->NM
|
真空 |
2.1 NM1 |
2.2 NM1 |
2.3 NM2 |
2.4 NM2 |
2.5 NM2 |
2.6 NS1 |
2.7 NS1 |
2.8 NS1 |
|
束流 |
12 PB |
12 PB |
11 PM |
10.2 PS |
8.6 Z |
7.7 Z |
7 NS |
6.2 NS |
|
真空 |
2.9 NS1 |
3.0 NS1 |
3.2 MS2 |
3.8 Z |
5.3 PM |
5.9 PB |
1.7 NB |
1.6 NB |
|
束流 |
6 NS |
6 NS |
5 NM |
5 NM |
5 NM |
4 NB |
8.9 Z |
|
仿真结果