计算机控制系统设计 第五章 模糊控制技术.ppt

第五章模糊控制技术? 模糊控制的数学基础? 模糊控制的理论基础? 模糊控制系统概述? 模糊控制器设计? 双入单出模糊控制器设计模糊控制理论?是由美国著名学者加利福尼亚大学教授 Zadeh L A 于1965 年首先提出的. ?它以模糊数学为基础,用语言规则表示方法和先进的微机技术,由模糊推理进行决策的一种高级控制策略。?它属于智能控制范畴,而且发展至今已成为人工智能领域中的一个重要分支。模糊控制应用概况?1974 年,英国伦敦大学教授 , 利用模糊控制语句构成模糊控制器。首次将模糊控制理论应用于蒸汽机及锅炉的控制,取得了优于常规调节器的控制品质。?1979 年英国的 ] 提出了一种自组织模糊控制器,它可在控制过程中不断修改和调整控制规则,使控制系统的性能不断完善。它标志着模糊控制器“智能化”程度进一步向高级阶段发展。?80年代末,美国国家航空与航天局(NASA) 曾实验把模糊系统用于太空和航空系统;国外已将模糊控制应用于绕飞和逼近阶段的控制,克服了难以建立精确数学模型的困难;日本九州大学的户贝博士与山川教授分别开发了将模糊推理作为硬件的模糊集成块,后来制成了推理机及模糊控制用的“模糊计算机”。?国内由刘增良教授主持完成的“模糊控制计算机系沈阳工业大学硕十学位论文统”和“基于因素神经网络理论的学****型模糊推理控制机”成果,达到了世界先进水平。?1989 年北师大建立国家级模糊实验室。?20世纪 90年代,模糊控制软件与硬件技术的完善,为模糊控制技术的实现提供了更好的发展空间。?近年来,随着模糊控制的广泛应用,模糊硬件产品和软件正使模糊控制向更高一级的新领域扩展,如机器人定位系统,汽车定位系统、智能车辆高速公路系统。 模糊控制的数学基础?模糊集合?模糊集合的表示方法?模糊集合的运算?隶属函数确定方法?模糊关系模糊集合?模糊集合:一般而言,在不同程度上具有某种特定属性的所有元素的总和,用表示。?隶属函数:用于描述模糊集合,并在[0,1]闭区间连续取值的特征函数,用表示。~A ~?? 1)(0???x? A={x | 15 岁≤x≤25岁} 2)7 20 ()( ???? xex?模糊集合的表示方法?隶属度数学定义: 设给定论域 U,为U到[0,1] 闭区间的任一映射, 都可确定 U 的一个模糊集合, 称为模糊集合的隶属函数。, 称为元素 x 对的隶属度,即 x 隶属于的程度。]1,0[: ~????U?)( ~xx ?????~??~A ~??Ux??)( ~x ??~A ?有限论域:论域 U ,则 U上的模糊集合可表示为?无限论域: },,,{ 21nxxx???? n n nii ix xx xx xx xA )()()()( 2 21 1 1 ~ ???????????????????????? Uxx xA) )(( ~?) ,..., 2,1 )(( ~nix iA?? ix 其中为隶属度, 为论域中的元素。~A ~A =1/a++++0/e =1/a+++ 或模糊集合的运算?空集?等集?子集?并集?交集?补集?模糊集运算的基本性质与普通集合一样,模糊集满足幂等律、交换律、吸收律、分配律、结合律、摩根定理等,但是,互补律不成立, 即 0)( ~~????xA A?)()( ~~ ~~xxA BA??????)()( ~ ~~~xxBA BA?????)()( )]( ),( max[ )( ~~ ~~ ~ ~~~xxxxxBAC c???????????????)()( )]( ),( min[ )( ~ ~~~~ ~~~xxxxxBAC c ???????????????)(1)( ~ ~~~xx ??????????????????~~~~,??隶属函数确定方法?模糊统计法?相对比较法?专家经验法