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言在棉花加工过程中，棉纤维的含水量会随着轧花过程的进行不断减少。皮棉含水量偏低将直接造成皮棉纤维长度缩短，质量下降，而且含水量低的棉纤维很容易产生静电，在皮棉打包过程中将浪费更多的能耗，同时也会大大增加打包的难度，所以对皮棉进行加湿是非常重要的。
目前，大部分轧花厂主要采用传统的人工操作方式对皮棉加湿过程进行控制，操作人员通过对检测到的皮棉含水量数据及变化趋势和已有的经验进行综合分析，决定对皮棉加湿水分进行控制。当皮棉含水童达到控制要求后，立即进行人工操作，停止对皮棉加湿。因此，这种操作方式经常会造成棉包含水量参差不齐和整体棉包质量下降，出现控制效果因人而异的现象，无法满足市场需求。而且操作人员必须对皮棉湿度进行时时检测，以便及时控制，使得操作人员劳动强度很大。另外，皮棉加湿过程存在大滞后、非线性等因素，系统模型很难建立。为此，本文采用模糊控制技术对皮棉加湿控制系统进行设计。
模糊控制是一种基于规则的控制，无需知道被控对象的精确数学模型，只需结合系统的实际输人输出数据，现场操作人员的操作经验，然后抽取相应的模糊控制规则，就可以设计出一套模糊推理系统，将其应用到生产过程控制中，实现对系统的智能化控制，这在很大程度上有效地避免了人为因素的影响，同时克服了传统控制方式存在的不足，能够取得很好的控制效果。采用模糊控制技术的模糊控制器具有结构简单、抗干扰能力强的优点。并且在MATLAB仿真软件中提供了Fuzzy控制工具箱，在控制系统投人运行之前，可通过MATLAB对模糊控制器进行仿真。通过对仿真结果进行分析，可以对相关参数作出适当修整。使得控制系统达到很好的控制效果。这在很大程度上简化了模糊控制器的设计有效地避免了将控制系统直接投人生产控制可能带来的不必要损失。
2系统设计2.1皮棉加湿系统皮棉加湿系统由加湿器、热风机、电风炉、热湿空气输送管、集棉尘笼等组成。轧花时，在风压脉动器产生的横向气流的风压作用下，将皮棉通过输送管送到皮棉加湿系统。在皮棉加湿系统中，加水量的控制很重要。如果对皮棉加湿的水分过多。不但无法达到生产要求。而且会使输送管内部凝结水汽，出现皮棉堵塞现象。因此。本文采用控制喷雾阀开度大小的方式实现对皮棉加水量的控制。实践表明。皮棉湿度控制在6.5%8%的范围*为适宜。
棉花加工过程中，轧花前都要对籽棉进行烘干处理。所以当轧出皮棉后。棉纤维的含水童会远远低于生产要求。因此。在皮棉打包前，需对皮棉进行加湿处理。具体的控制方式由模糊控制系统完成。系统中，皮棉湿度检测采用电阻式湿度传感器，将检测到的数据通过A/D转换，模拟量转换为数字置。本系统中。模糊控制功能是通过在微机中运行相应程序实现的。在模糊推理系统中，将送人工控机中的数据作为模糊控制器的输人量。通过对输人量进行分析、处理。依据相应的控制决策，推理出相应的控制输出童。在D/A的作用下。模糊输出量转化为相应的精确输出量。这个输出童将作为电磁喷雾阀的输人，实现对喷雾阀的开度控制，*终实现皮棉加水量的控制。
2.2加湿过程的模糊控制系统设计2.2.1携糊控制的基本原理模糊控制系统分为位置控制型和速度控制型。
本文采用速度控制型模糊控制系统，其核心部分是模糊控制器。模糊控制器是以计算机（微机、单片机等）为主体。因而兼有计算机控制系统的特点，具有数字控制的精确性和软件编程的柔软性等。
模糊控制原理如所示，虚线部分为模糊控制器。模糊控制器将误差信号作为输人倨，这个输人量的精确值被模糊化后变成相应的模糊量。模糊量可以响应模糊语言表，从而得到误差的模糊语言集合的一个子集再通过和模糊控制规则进行决策。得到模糊控制量〃。为对被控对象施加精确控制。还需将模糊童〃转化为精确童，得到精确的数字校制量后。经数模转换。成为精确量送给执行机构，实现对被控对象的控制。
2.2.2皮棉加g系统的槟糊控制器设计本文中的模糊集合的隶属度函数曲线全部采用三角形或梯形函数，因为它们的数学表达和运算简单，所占内存空间小，且与采用其他复杂形状的隶属度函数相比。在达到控制要求方面无大的差1）模糊控制器的输人、输出及隶属度确定实际应用中广泛采用二维模糊控制结构，即采用受控变量与给定输入量的偏差和偏差变化率作为输人变量，因为它们能够比较严格地反映受控过程中输人变量的动态特性，可满足大部分工程需要，同时比三维模糊控制器计算简单，模糊控制规则容易理解。所以，本文设计的模糊控制器采用双输人-单输出的二维控制器结构。
在皮棉湿度控制模糊推理系统中，输人量选为皮棉湿度变化量和皮棉湿度变化率。用r表示理想的皮棉湿度值。取为7.5%.皮棉的湿度值用表示，皮棉湿度变化量及皮棉湿度变化率分别为6，相应的语言值为“适中”，“偏干（PS）和”很干（PB），与之对应的模糊子集隶属度函数如所示。
湿度变化置隶度曲线皮棉湿度变化率f的童化论域为值为“负快（NB），”负慢（NS），“零（0），”正慢（PS）和“正快（PB）这里，”负“代表皮棉湿度有减少的趋势，”正“代表皮棉湿度有增加的趋势。模糊子集隶属度函数如所示。
模糊推理后件：电磁喷雾阀的开度变化量童控制阀的动作开度3，4，5，6，相应的语言值为“关大（NB），”关小之对应的模糊子集隶属度函数如所示。
根据已知的一些命题，按照一定的法则，推理一个全新命题的思维过程和思维方式。模糊推理可认为是一种具有不很确切性的推理方法，其基础是模糊逻辑。它是在二值逻辑三段论的基础上发展起来的。设计中，模糊推理采用MAMDANI型推理算法，即采用极小运箅规则定义模糊蕴含表达的模糊关系，这是一种在模糊控制中普遍使用的方法。
根据轧花操作经验，控制规则共15条，公式表示如下：Fuzzy关系/表述如下：=.模糊控制工具箱提供了大量的可视化工具和相应的命令函数。可以很方便地实现模糊控制系统的仿真。因此。SIMULINK可与模糊逻辑工具箱实现**结合。
本仿真中，模糊控制系统的基本属性设定如下：模糊蕴涵采用极小运算；模糊规则采用极大运箅；去模糊化采用重心法。仿真前。首先进人Fuzzy控制工具箱，编辑出相应的皮棉加湿模糊推理系统；然后进人SIMULINK环境，调出相应系统元件库，对系统进行建模。需要说明的是。皮棉加湿系统的精确数学模型很难建立。这里采用机理建模及神经网络训练的方式建立系统模型，以便对系统进行仿真，验证模糊控制器设计的可行性和确定相应参数值范围，系统的具体实施需现场调试。
皮棉加湿控制系统如所示。
图S皮棉加湿系统仿真流程图仿真时将模糊系统装载到MATLAB工作空间中打开SIMULINK仿真模型，将工作空间中的模糊系统变量嬴给仿真模型中的模糊控制器，*后运行仿真即可。
皮棉加湿控制系统输人量设置为幅值7. 5%的阶跃输人信号，代表皮棉湿度设定值r为7.5%.模糊控制系统的输人量偏差e的量化因子心=66. 7，偏差变化率的量化因子尺=600，输出量的比例因子尺。=1. 67，控制阀的过程控制传递函数厂（5）=l/（5i），/C为阶跃输入下的动态响应曲线。实线为模糊控制下的响应曲线，虚线为PID控制下的系统响应曲线从可以看出，控制器具有很好的控制稳定性，无超调，比常规的P〗D控制方式具有更快的响应，达到了很好的控制效果。仿真结果充分证明了模糊控制算法在皮棉加湿过程控制中应用的有效性和正确性。
4结语模糊控制方案克服了非线性系统难建模的问题，提篼了系统的工作性能，保证了对产品质量硬性指标的控制，减少了人为因素的影响。目前皮棉模糊控制已在新疆几个轧花厂投人运行，取得了很好的控制效果。
