智能控制理论及应用课件作者韩力群第二章节模糊控制及应用.ppt

第二章 模糊控制及其应用 基于模糊推理的智能控制系统 2.1 引言 2.2经典集合论 2.3模糊集合基础 2.4模糊控制器工作原理 2.5模糊控制仿真应用实例 2.1 引言 一、模糊控制理论的产生和发展 二、模糊控制的概念和特点 控制系统简介 控制系统的基本结构可分为： 开环控制系统 闭环控制系统 它们以被控对象的状态变量是否引入负反馈到控制器来予以区分。 开环控制 按给定值操纵的开环控制 闭环控制系统 从被控对象检测出状态变量值，并 以此检测值与目标期望值（给定值） 进行比较，以偏差值作为控制器的输入 量，由控制器按某种数学模型进行运算 后的结果，作为控制量。 ? 闭环控制系统结构 传统控制方法的局限性 若用计算机实现传统控制方法： A. 首先要设定控制目标值。 B. 根据被控对象的特性变化和环 境变化，通过负反馈原理，不断进行调节,以跟踪所设定的目标值。 C. 设计一个满足控制目标的控制 器，必须要有数学模型。 实际实现很困难，特别是对复杂的非线性系统和多因素的时变系统。 一.模糊控制理论的产生和发展 模糊控制的主要应用领域 二.模糊控制的概念和特点 模糊控制(Fuzzy control)是指模糊理论在控制技术上的应用。 用语言变量代替数学变量或两者结合应用; 用模糊条件语句来刻画变量间的函数关系; 用模糊算法来刻画复杂关系，模拟人类学习和自适应能力。 模糊逻辑控制方法 ?? 把模糊数学理论应用于自动控制领域， 从而产生的控制方法称为模糊控制方法。 传统控制依赖于被控系统的 数学模型； 模糊逻辑控制依赖于被控系统的 物理特性。 优点 A. 无需预先知道被控对象的精确数学模型； B. 容易学习和掌握模糊逻辑控制方法（规则由人的经验总结出来、以条件语句表示）； C. 有利于人机对话和系统知识处理（以人的语言形式表示控制知识）。 2.2 经典集合论 一、经典集合及其运算 二、关系与映射 模糊集合与经典集合 经典集合---描述清晰概念 模糊集合—描述不确定的概念 一、经典集合及其运算 1.基本概念 论域 当讨论某个概念的外延或考虑某个问题的议题时，总会圈定一个讨论的范围，这个范围称为论域，常用大写字母 表示 . 元素 论域中的每个对象称为元素，常用小写字母 等符号表示 集合 在某一论域中，具有某种特定属性的对象的全体成为该论域中的一个集合，常用大写 ...或 …等表示。 三者相互关系 三者相互关系的常用符号有： 表示元素属于集合， 表示元素不属于集合， 表示集合中的所有元素 表示集合中存在元素 2．普通集合的表示方法 (1)列举法 例如：“小于10的正奇数的集合”记为{1，3，5，7，9}。 (2)定义法 例如： 是5的整数倍 (3)特征函数法 例如: 3．几种特殊的集合 全集是包含论域中的全部元素的集合，记为 空集是不包含任何元素的集合，记为 是 的一个子集，记作 ,或 集合的幂集，是由集合的所有子集构成的集合 （二）普通集合的基本运算 并运算 交运算 补运算 差运算 集合的直积 (三)普通集合运算的基本性质 1．交换律 2．结合律 3.分配律 二、关系与映射 （一）普通关系 1．集合的直积 由两个集合 和 各自的元素 ， 构成的序偶 的集合，称为集合和的直积，记作 （二）普通等价关系 集合X上的几个重要的二元关系 （三） 映射 2.3 模糊集合基础 一、模糊集合及其运算 二、隶属度函数及其确定 三、模糊关系 四、模糊语言变量与模糊语句 五、模糊推理 一．模糊集合及其运算 （一）模糊集合的基本概念及其表示方法 定义2-2：所谓给定了论域 上的一个模糊集是指：对任何 ，都指定了一个数 与之对应，它叫做 对 的隶属度。这