数字化舞台布光灯具控制器的设计

由于不需要像Mamdani型那样计算面积重心，Sugeno型的解模糊算法相对简单，运算量较小。

Mamdani型和Sugeno型有各自的优势，Mamdani型的优点为：

· 直观、符合人的习惯

· 广泛被接受

Sugeno型的优点为：

· 很高的运算效率

· 可以协同线性控制理论(如PID)

· 可以使用优化和自适应技术

· 可以保证输出平面的连续性

· 可以进行数学分析

对于本项目，通过在PC机中进行的仿真和实际测试表明，二者的输出平面和控制效果相近。而Sugeno型运算量少，更适合在单片机中使用。

模糊控制器的输出为PWM值，采用0阶Sugeno模型推理，有五个输出值：{反向高速，反向中速，停，正向中速，正向高速}，由NRun、NWalk、Prone、PWalk、PRun表示，模糊逻辑推理规则见表1。

表1 模糊逻辑揄规则

对于不同的灯具和自由度，NWalk和PWalk的数值是可调参数，从EEPROM中读取，因此不能使用查表方式编程，而要进行实时运算。为提高速度，在程序中所有的四则运算都是字节型和整型，避免使用浮点量，标准8051内核可以用一个指令完成，最长为4个机器周期。模糊隶属度值用0～255表示，而不是0～1，在运算最后一步再作归一化处理。

由于在模糊控制器中缺乏积分环节，使得其无法对较小的残差作出合理的反应。例如由于电机、机构的静摩擦力的存在，当残差较小时，电机无法启动。因此在控制器的输出端叠加一个非线性的积分环节，只在残差e较小、速度v为0的时候起作用，可以再处理这种情况。

图6是灯具伺服特性的实测曲线(俯仰自由度曲线)虚线表示设定值，实线是实际位置测量值。