今天要介紹模糊控制，你可能會想：欸？不是已經介紹完強化學習了嗎怎麼又蹦出一個模糊控制。其實模糊控制是我之前做實驗有使用過的一項技術，而且我也覺得蠻有趣的，所以想拿出來聊聊。

模糊控制介紹
假設今天我們走在炎熱的墾丁，我們會說「阿好熱啊！」，此時不管氣溫是35度還是40度，我們都會直呼好熱。這代表了有時候模糊的敘述可以比較符合我們人類社會的客觀敘述。

模糊邏輯這個概念是美國學者Lotfi A. Zadeh於1965年所提及，在1973年將此概念應用在控制領域，雖然要嚴格地以數學等方式證明模糊邏輯的成果有點困難，不過許多研究都指出模糊邏輯效果較好。不過似乎並不是一定會有好的效果，所以我將這個概念留置最後，各位可以看看使用模糊控制與否對強化學習的訓練效率如何。

模糊化方法
基本上要模糊化變數有很多方式，不過我們這邊會使用一個叫隸屬函數(membership function, mf)來模糊化變數，隸屬函數有許多種，也可以根據各位的想法去調整具體內容是甚麼。以及輸出的格式等。具體明天介紹給各位。

結語
模糊控制簡單介紹到這邊，明天會帶大家看看常見的隸屬函數，並且在python中實現。他的數學方程式不會到太複雜，若完全不懂的話可以直接跳過或者去找找看相關資源及教學。

在傳熱研究中，臨界熱通量 (CHF) 是指沸騰不再是從固體表面到液體的有效傳熱形式的熱通量。

沸騰系統是一種液體冷卻劑從加熱的固體表面吸收能量並發生相變的系統。在流化沸騰系統中，隨著蒸汽質量的提高，飽和流體會經歷一系列流動條件。依賴於沸騰的系統比單相流體（即全液體或全蒸汽）具有更高的傳熱速率。受熱表面更有效的傳熱歸功於汽化熱和顯熱。因此，沸騰傳熱廣泛應用於工業傳熱過程，例如核電站和火電廠中的宏觀傳熱交換器，以及微觀傳熱裝置，例如用於冷卻電子芯片的熱管和微通道。發揮了重要作用 使用沸騰作為除熱方式受到臨界熱通量 (CHF) 條件的限制。 CHF 周圍可能出現的最嚴重的問題是，由於傳熱的急劇減少，受熱表面的溫度可能急劇上升。在電子冷卻和空間儀器等工業應用中，溫度峰值可能會損害設備的完整性。

熱通量，又稱熱流密度，是指單位時間通過單位面積的熱能，是具有方向性的向量，其在國際單位制中的單位為W/㎡，即瓦特每平方米）。

1、傳熱速率是標量，只有大小沒有方向，熱通量是向量，既有大小又有方向;

2、含義不同：傳熱速率是指單位時間內傳遞的熱量，熱通量是指單位時間、單位傳熱面積所傳遞的熱量;

3、單位不同：傳熱速率的單位是焦耳每秒或瓦特，熱通量的單位是瓦特每平方米。 熱通量，又稱為熱流，是指單位時間通過某一面積的熱能，是具有方向性的向量，分為傳導熱通量（傳導熱流密度）、輻射熱通量（輻射熱流密度）和對流熱通量（對流熱流密度）

對於通常情況下的大多數固體，熱量主要通過傳導來傳遞，而熱通量則由傅立葉定律充分地描述。

傅里葉定律在一個維度

與溫度分佈相關的熱通量T（X）的在導熱材料中k可由下式得到：

負號表示熱通量從較高溫度區域移動到較低溫度區域。

多維擴展

多維情況類似，熱通量「下降」溫度梯度，因此：

是梯度算子和K是熱導率。

熱通量q 是指單位傳熱面積上的傳熱速率，又稱熱流密度，單位是W/m2.

在S的面積上，經過t時間，傳熱可以表示為q*S*t.

而熱量的傳遞，必然導致溫度的變化。

這個關係可由表達式：Q=q*S*t=（Cm）*n*（T2-T1）=c*m*（T2-T1）

1.   二位置動作（ON/OFF Action）    例如非變頻冷氣機，溫度設定值為27℃，房間內溫度超過27℃以上，冷氣機內的壓縮機即啟動運轉，室內溫度冷到26℃，壓縮機即停止運轉，是所謂二位置動作控制，又稱ON/OFF動作。控制簡單，缺點是超過設定值或低於設定值而無法保持與設定溫度一致。

2.   比例動作（P Action）    以輸出與設定值(SV)和實際值(PV)的誤差(Error)的大小成比例的操作量，進行控制的一種方式。以設定值為中心設置比例帶(PB)或增益(Gain)，一旦測量溫度進入比例帶內，就漸漸地減小操作量。溫度在比例帶內尋找平衡點趨於穩定，但實際值與設定值很少完全一致。設定溫度與穩定溫度的偏差叫殘留偏差。

3.   積分動作（I Action）    用比例動作進行控制會發生殘留偏差，需用積分動作（I動作）來消除殘留偏差，致實際溫度趨近於設定溫度。積分動作是輸出偏差（設定值與測量值的差）的大小和發生偏差的時間圍成的面積，即與積分值的大小成比例。鑒此，只要有殘留偏差，積分動作就為了消除偏差起作用，進而消除殘留偏差。積分動作的強弱用積分時間表示。積分動作所產生的輸出（操作量）與比例動作產品的輸出（操作量）相等時所經過的時間叫積分時間。積分時間越短，積分效果越強。積分時間越長，積分效果越弱。如果積分效果太強，則易發生振蕩，不穩定。

4.   微分動作（D Action）    依照與發生偏差（設定值和測量值的差）的速度成比例的操作量進行控制，用於防止偏差的變大於未然的動作叫微分動作（D動作）。也有使用實際值改變，來進行微分動作的操作量改變進行控制。微分動作的強弱用微分時間表示。微分時間為微分動作產生的輸出（操作量）與比例動作產生的輸出（操作量）相等時所經過的時間叫微分時間。微分時間越長，微分效果越強。微分時間越短，微分效果越弱。如果微分效果太強，即使偏差的變化小，也出現大的輸出變化，發生振蕩，而不穩定。

5.   PID動作(PID Action)    PID動作是比例動作、積分動作、微分動作的組合。用比例動作可得到沒有振蕩的穩定控制結果，用積分動作消除殘留偏差，用微分動作改善外亂的影響。適用於無效時間大過調節（上沖）大的程序。在實際調試中，只能先大致設定一個經驗值，然後根據調節效果修改。

6.   正動作和逆動作(Forward/Reverse Action)    正動作是當實際溫度比設定值高，則增加操作量。通常正動作用於冷卻控制。逆動作是當實際溫度比設定值低，則增加操作量。逆動作用於加熱控制。即PV-SV或SV-PV的P控制計算的輸出差別。

7.   位置比例控制(Position Control)    在採用伺服馬達的控制系統，輸入伺服馬達的定位點（編碼器的脈波數），輸出控制速度信號，伺服馬達運轉至脈波數的相對位置。或為PID控制演算直接輸出絕對操作量為值，而速度控制(Speed Control)，則演算輸出為MV差異量，再與前次輸出量相加，成為操作量。

8.   滯死區(Dead Zone)  無法控制的區域，若輸出太小，不會影響系統變化，至系統開始變化的輸出範圍。

9.   滯死期(Dead Time) 輸出變化到檢出的時間。

10. 串級控制(Cascade Control)    對於想控制溫度的部位與熱源之間有較大時間延遲的對象有效。把一次控制器（主）的控制輸出作為二次控制器（從屬）的遠程設定輸入。二次控制器用一次控制器的控制輸出一邊修正溫度設定值，一邊進行熱源的溫度控制。

11. 手動控制模式(Manual Control Mode)    溫度控制系統設置自動和手動控制功能，切換到手動功能，使用手動操作輸出變化進行控制。通常用於過程式控制制的起動時、試運行時等。

12. PV偏置(PV Offset)    通常在測量實際值(PV)輸入加上用PV偏置(Offset)設定值，補正測量輸入與實際溫度一致。

13. 濾波(Filter)    用於降低輸入的雜波幹擾的線路，通常為一次延遲的RC低通濾波器。濾波器的時間常數根據控制對象的特性和雜波等級進行設定，可以抑制輸入雜波的影響。如果時間常數太小，則得不到濾波效果。如果時間常數太大，則響應性變差。

14. 冷接點溫度補償電路(Cold Junction Compensate)    熱電偶根據儀錶端子和測量點的溫度差產生相應的熱電動勢。端子部位的溫度是設置儀錶的室內溫度，所以僅產生相當於儀錶端子和測量點的溫度差的熱電動勢。冷接點溫度補償電路是檢測出室溫，把室溫部分的熱電動勢加上進行補償，使其成為對應測溫點的溫度的熱電動勢。

15. 設定限幅器(SV Limit)    限制設定值設定範圍的功能，如控制器最大輸入為0~200℃，則設定最小輸入下限為0℃，最大輸入上限為200℃。

16. 設定變化率限幅器(斜率)(SV ramp)    設定變更了設定值時每單位時間設定值的變化量的功能。例如原來設定值為100℃，新設定值為200℃，並設定升降溫斜率為1℃/分，則下一分鐘設定值成為101℃。用於變更了設定值而不希望輸出激劇變化的場合，或用於簡易程式控制程序。

17. 多存儲區域功能(Data storage area)    預先將設定值（SV）、PID常數、警報設定值、比例帶（P）、積分時間（I）、微分時間（D）等各種參數組登錄在數個存儲器上的功能。把可登錄的參數組數叫存儲器數、能登錄8組的場合叫8存儲器。根據需要調出相應的存儲器（區域）用於控制。
可把繁瑣的設定變更簡單化。

18. 遠程設定(Remote Set value)    用來自外部的類比信號進行設定值（SV）設定。與本地設定(Local Set Value)的程序選擇是唯一的。

19. RS倍率(Remote Set value Span)    對於遠程設定值乘以倍率的功能。

20. RS偏值(Remote Set value Offset)    對於遠程設定值用RS偏置加（減）得到的值為設定值。

21. 自動調試（Auto Tune）    自動調試（AT）功能是對於設定的溫度自動地演算、設定最佳PID常數的功能。自動調試可以從投入電源後升溫中、控制穩定時的任意狀態開始。

22. RFB（Reset Feed Back）限幅器    測量值（PV）與設定值（SV）的偏差長時間持續的場合，PID演算結果會超出操作量的有效範圍（0~100%）。特別是積分（I）輸出值大超過了需要、即使偏差變小了，實行修正動作也慢。RFB限幅器是當PID演算結果超過了限幅點（100%）的場合，為了使PID演算結果經常在有效範圍內把超過的部分反饋成積分值，使演算結果保持在限幅點而進行修正動作。

23. ARW（Anti Reset Windup）    PID控制模式，如果從控制對象起動時就使積分（I）動作起作用的話，就會產生很大的上沖。ARW是通過限制積分動作（I）的生效範圍，抑制上沖的功能。積分動作僅在消除殘留偏差時起作用即可，所以在比例帶內減小積分動作起作用的範圍，可把上沖抑制在最小。

24. 偏差警報(Error Alarm)    偏差[測量值（PV）-設定值（SV）]達到警報設定時為警報狀態。警報設定值的移動伴隨設定值而變化。例如溫度設定值200℃，溫度實際值220℃，警報偏差設定20℃，即發生上限警報；若溫度實際值180℃，亦即發生下限警報。

25. 輸入值警報(Process Variable Alarm)    測量值（PV）達到警報設定時為警報狀態。

26. 設定值警報(Set Value Alarm)    設定值（SV）達到警報設定時為警報狀態。

27. 警報動作間隙(Alarm gap)    當測量值（PV）在警報設定值附近時，由於輸入值的飄移等有時會導致警報輸出反覆ON、OFF。通過設定警報動作間隙可以防止反覆ON、OFF。

28. 警報待機動作    所謂待機動作是指當投入電源時，或把運行方式從停止（STOP）切換至執行（RUN）時，或變更了設定值時，即使測量值（PV）在警報區域也一直等到測量值（PV）脫離警報區域前，使警報功能無效的動作。
※請注意有的儀錶叫再待機動作，是指包含變更設定值（SV）的待機動作的場合。而待機動作則不包含變更設定值（SV）的待機動作。

29. 警報延遲定時(Alarm Delay Time)    警報延遲定時是指測量值（PV）即使進入了警報區域也要經過警報延遲定時設定的時間後才成為警報狀態的功能。

30. 警報鎖定(Alarm Locking)    警報鎖定是指測量值（PV）一旦進入警報區域即使測量值（PV）再次脫離警報區域也保持警報狀態的功能。
 可以用前面操作按鍵或外部接點解除警報鎖定。

31. 警報的勵磁/非勵磁    勵磁警報：警報狀態時，繼電器接點閉合。·非勵磁警報：警報狀態時，繼電器接點斷開。

32. 加熱器斷線警報（HBA）(Heater Broking Alarm)   加熱器斷線警報是用電流檢測器（CT）檢測出通過電熱器的電流，將檢測出的值與電熱器斷線警報（HBA）設定值進行比較，輸出警報狀態的功能。

33. LBA不感帶    由於干擾（受其他熱源的影響等）即使控制系統沒有異常也有可能成為警報狀態（控制迴路斷線警報）。這種場合通過設定LBA不感帶（LBD），可以設定不成為警報狀態的區別。

34. 輸出限幅器(MV Limiter)    限制（上限、下限）控制輸出量的範圍的功能。控制輸出為100%的輸出的話，會給裝置帶來不良影響的場合，進行設定輸出限幅器。

35. 輸出變化率限幅器(MV Change Limiter)    設定單位時間內的控制輸出的變化量的功能。用於限制輸出激劇變化的裝置。

36. 類比輸出（Analog Output）    把測量值（PV）·設定值（SV）·控制輸出值（MV）·測量值與設定值的偏差值（DEV）·開度輸入值等以直流電壓電流的狀態輸出。可用於記錄儀等的輸入。

37. 事件輸入（Event Input）    用來自外部的信號可以進行控制的停止/開始、遠程/本地切換、存儲區域的切換、階梯（SV1/SV2的切換）、程式模型的切換等。