（中国纺织大学信息科学与技术学院，上海200051）物医学激光凝固疗法中能有效地解决组织加热的非线性时变特性和810nm二极管激光功率不可调的情况。该模糊控制器的结构被解析地分析并与PD控制器相联系。体外（In vitro）。使用的激光是810nm二极管激光，它只能通过调节开-关信号序列来控制传递给组织的平均激光功率。微型热电偶采用Omega工程公司的T型热电偶。被控组织的温度相对于温度设定值的偏差和偏差变化率是模糊控制器的2个输入变量（见）。它们分别表示如下：其中，“是一个可变的采样时间，SP是设定值，y（tk）是组织温度的测量值。模糊控制器的输出变量是r"u）和严（，它们分别表示激光在下一个采样间隔合上（断开）多长时间。每个输入变量分别被4个输入模糊集模糊化，它们分别是”正“（P），”正零“（PZ），”负零（NZ）和“负*（N）。其隶属函数定义在整个（-，）区间上，如所示。2个输入变量隶属函数的形状是相同的，它们的数学表达式是：隶属函数女这里，L是一个设计参数。在区间外，隶属函2组8条模糊规则被使用：一组用于合上激光，另一组则用于断开激光。如表1所示，第一组规则的一个例子是：第二组规则的一个例子是：4个独点输出模糊集rf，rf和分别表示激光断开长、中、短和很短的时间间隔。同样，另4个独点输出模糊集r*vns分别表示激光合上长、中、短和很短的时间间隔。在任何时刻，只有一组模糊规则被激活，即当组织温度低于设定值时，形于（1）的第一组规则被使用，反之形于（2）的第二组规则被使用。
表1 16条模糊控制规则Zadeh模糊“与”操作用于计算每条模糊控制规则中的*AND*，Zadeh模糊“或”操作用于计算带有相同规则后项的模糊控制规则之间隐含的*0R*.当；和分别表示模糊集4和S的隶属函数等级时，Zadeh模糊“与”操作是：Zadeh模糊“或”操作是：在反模糊阶段，常用的重心反模糊器用于计算模糊控制器的输出：控制系统的硬件采用奔腾80586计算机和NationalInstrument公司的接口板等集成，测量和控制程序是用LabView软件包编制。控制参数可通过图形界面设定，输出结果也通过图形及数字显示在屏幕上，用户图形界面友好。
模糊控制器的结构分析在许多模糊控制应用中，模糊控制器被当作黑箱来设计。为了能从理论上分析模糊控制器，尤其是与经典控制理论相联系，结构分析被认为是一条重要的途径。下面将解析地揭示以上模糊控制器的结构。
为了能获得模糊控制器对应于e（tk）和r（fk）明晰的解析表达式，必须将输入空间划分成28个不同的输入组合（ICs），如所示。因为只有这样划分才能使e（的隶属函数值在每一个1C里大（或小）于r（Jk）的隶属函数值，从而能计算Zadeh的AND和OR操作，且使解析推导模糊控制器的结构成为可能。下面来推导模糊控制器在28个ICs里的解析结构。例如，当eU）和K*k）在ICA1至A7里时，只有规则rl至r4被激活。如上所述，使用Zadeh模糊“与”操作⑶计算每一个独立的规则，用Zadeh模糊“或”操作（4）计算带有相同规则后项r；f的模糊规则；'2和r3，然后反模糊器（5）用于获取模糊控制器的输出，推导后结构的结果如表2所示。
1C模糊控制器的输出，7（）（e（），r（*））在不同ICs里表达式是不同的。而位置式离散线性PD控制器的表达式是：其中和分别是常数比例增益和微分增益。将式（6）与式（7）相比，可以发现式（6）和线性PD控制器（7）有类似的结构。式（6）的控制器可看成带有可变增益的非线性类PD控制器。尺f（e（tk），K））是可变的比例益而耵（e（，U））是可变的微分增益，因为它们都是随着e（fk）和Ktk）的变化而变化。，（e（tk），r（tk）），也随着e（fk）和；（的变化而变化，可看作PD控制作用的可变偏置量。同理，以上结以上分析能更好地揭示模糊控制器的工作机理和不同设计参数在确定控制性能中的作用，从而能有效地设计和实现模糊激光控制系统，减少开发时间。
激光凝固疗法中的实验结果根据解析分析的结果和一些初步的实验，确定了用于激光凝固疗法中组织温度控制的模糊控制器的各个设计参数。该模糊控制系统在新鲜猪肝样品的6个体外（Invitn>）实验的温度实时控制中，都取得了满意的结果。给出了其中一个实验的结果，设定温度为65从图中可看出被控度与设定目标温度的最大正、负偏差分别是0.78T和-0.69弋。以上结果显示了模糊开-关控制器在激光凝固疗法的组织温度控制中的优越性能。
根据表2，rff（k）的表达式可总结如下：4结论这里提出的时变模糊控制器可推广到那些只能通过开-关控制且具有时变性的其它控制设备。模糊控制器与PD控制器相联系的解析结构有助于人们更好地理解模糊控制器的工作机理，从而能借助经典控制理论来有效地设计和实现模糊控制系统。
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