第2章模糊控制论课件.ppt

某一牌照的汽车，其中有一部分零件是进口的，其它零件是国产的，要问这种汽车是否是国产的，那该怎么回答呢?在经典逻辑中，要么回答“是”，要么回答“不是”。从本质上说，只有百分之百是国产零件的汽车才能算是“国产”。如果这样说，也许现在世界上就没有一种汽车真正是“国产’’的。例如日本汽车中用到美国的集成电路芯片，美国汽车中用到了西欧的传感器等。事实上，我们经常会这样说：“这种车的零件大部分达到了国产化”，在二值逻辑中就无法表达象“大部分”这样的不精确含糊信息；实际上“大部分”还有一个“程度”的问题。在模糊逻辑中则利用隶属度来描述“程度”，那么就可说这种车国产化程度是86％，尚有14％靠进口。 就驾驶汽车而言，粗略地讲，司机根据自己的驾驶经念，在一般环境下采用如下三类规则来驾驶汽车： 如果速度慢，则施加给油门较大的力；如果速度适中，则施加给油门正常大小的力；如果速度快，则施加给油门较小的力。 设想设计一个可以自动控制汽车速度的控制器。那么如何模仿人类司机，也就是把人类司机所采用的规则转换到自动化控制器中去。我们可以利用模糊逻辑来构造模糊控制器。 补：用来表示对某个命题的否定。 * 问题：如何比较两种算子？ */150 步骤3：模糊推理 设系统误差e的量化值为l、误差变化de的量化值为-2 。 可得非零的隶属度函数为： 误差e ：μZE(1)= 0.2 μps(1)= 0.4； 误差变化 de： μNS(-2)= 1 只有以下两条规则有效 如果误差e是ZE、且误差变化de是NS，则控制U为PS； 如果误差e是PS、且误差变化de是NS，则控制U为ZE； */150 步骤4：清晰化过程 由极大极小推理法可得控制量的输出模糊集为 μps(1,-2)=min(0.2,1)= 0.2 μZE(1,-2)=min(0.4,1)= 0.4 */150 图示 */150 模糊控制表 查表法，保证实时性 dej cij ej -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 -4 4 3 3 3 3 3 0 0 0 -3 3 3 3 2 2 2 0 0 0 -2 3 3 2 2 1 1 0 -1 -2 -1 2 2 2 1 1 0 -1 -1 -2 0 2 2 1 1 0 -1 -1 -2 -2 1 2 1 1 0 -1 -1 -2 -2 -3 2 2 1 0 -1 -1 -2 -2 -3 -3 3 0 0 0 -2 -2 -2 -3 -3 -3 4 0 0 0 -3 -3 -3 -3 -3 -4 表2-3 模糊控制表 */150 模糊控制输出 重心法 */150 目录 2.1 引言 2.2 模糊集合论基础 2.4 模糊控制系统的组成 2.5 模糊控制系统的设计 2.6 模糊PID控制器* 2.7 模糊控制器的应用 2.3 模糊逻辑、模糊逻辑推理和合成 */150 2.7 模糊控制器的应用 涉及到工业、农业、金融、地质等各个领域。已经成为智能控制技术应用的最活跃和最有成效的技术之一。 在水泥窑控制、交通调度和管理、小车停靠、过程控制、水处理控制、机器人、家用电器等得到广泛的应用。 举例： 2.7.1 流量控制 2.7.2 倒立摆控制 */150 2.7.1 流量控制 2.7.2 倒立摆控制 2.7 模糊控制器的应用 */150 2.7.1 流量控制 问题描述： 单输入单输出的控制对象 系统输出是要求液位恒定 系统控制变量是阀门的流量 */150 步骤1 模糊化过程 选择语言变量和语言值 误差：“负大”、“负小”、“零”、“正小”、“正大” 误差变化：“负大”、“负小”、“零”、“正小”、“正大” 阀门流量：“关”、“半开”、“中等”、“开” 设计隶属度函数 */150 输入的隶属度函数 */150 输出的隶属度函数 */150 步骤2：设计规则库 规则采用以下形式： IF x is A and y is B, THEN z is C 例如： 规则1： 如果（IF） 误差为零 或者（OR） 误差变化为正小 则（THEN） 阀门半开 规则2： 如果（IF） 误差为正小 和（AND） 误差变化为正小 则（THEN） 阀门中等 */150 模糊推理 设误差为5，误差变化为8 对应规则1，误差为零的隶属度是0.375，而误差变化为正小的隶属度是0.8，由并运算的推理规则可得： MAX（0.375，0.8）=0.8。 对应规则2，误差为正小的隶属度是0.625，而误差变化为正小的隶属度是0.8，由交运算的推理规则可得 MIN（0.625，0.8）=0.625。 */