朱玉玺版《计算机控制技术》课件-ch06.ppt

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朱玉玺版《计算机控制技术》课件-ch06

计算机控制技术 计算机控制技术 计算机控制技术 计算机控制技术 Computer Controlled Technology 主讲教师 高军礼 单位:广工自动化学院自控系 电话 Email: jomnygao@163.com QQ: 413674198 第六章 模糊控制技术 在日常生活中,人们通常用“较少”、“较多”、“小一些”、“很小”等等模糊语言来进行控制。 比如:当我们拧开水阀向水桶放水时: * 桶里没有水或水较少时,应开大水阀; * 桶里水较多时,水阀应拧小一些; * 水桶快满时,应把阀门拧很小; * 水桶里的水满时,应迅速关掉水阀。 经典控制理论:PID、DDC 1、一般控制、线性定常系统(线性时不变系统) 2、线性时不变系统的性质:DEMO 智能控制理论:具有模拟人类学习和自适应能力的控制系统(IEEE) 1、复杂被控对象(过程):难以建模、测试,传统控制理论和现代控制理论难以奏效,但在人工操作下却往往能正常工作并达到预期效果。 2、人的手动控制策略是通过操作者的学习、试验及长期经验积累而成。 · 思考: 锅炉工,初中毕业,无法给出数学模型,但可以将锅炉控制得很好? 第六章 模糊控制技术 6.1、模糊控制发展概况 6.1.1、模糊控制的特点 6.1.2、模糊控制的应用领域 6.1.3、模糊控制的数学基础 6.2、常见的模糊规则及控制器类型 6.3、模糊控制器结构及其设计 6.4、模糊控制的发展 6、1 模糊控制发展概况 模糊是人类感知万物,获取知识,思维推理,决策实施的重要特征。 模糊比清晰所拥有的信息量更大,内涵更丰富,更符合客观世界。 1965年,美国著名学者加利福尼亚大学教授Zedeh首先提出了模糊控制理论。《Fuzzy Set》、《Fuzzy Algorithm》、《A Rational for Fuzzy Control》 1974年,英国伦敦大学教授Mamdani研制成功第一个模糊控制器-----锅炉蒸汽机。 模糊控制理论以模糊数学为基础,用语言规则表示方法和先进的计算机技术,运用模糊推理进行决策的一种高级控制策略。 模糊控制技术是由模糊数学、计算机科学、人工智能、知识工程等多学科相互渗透,理论性较强的科学技术。 6.1.1、模糊控制的特点 1、不需要精确的数学模型:不需要数学模型(?) 2、容易学习:经验、易上手 3、使用方便:自然语言 4、适应性强:动态响应品质、自适应能力 5、可靠性高:规则库一条规则失效不至影响全局 6、性能优良:鲁棒性、灵敏度 7、控制程序简短:程序、存储器需要相对少 8、速度快:8位---32位(?) 9、开发方便:模糊子集、模糊规则、模糊推理 6.1.2、模糊控制的应用 应用领域 1、航天航空; (空间飞行器姿态控制) 2、工业过程控制; (模糊PID控制) 3、家用电气;(电饭煲、洗衣机) 4、汽车和交通运输; (模糊交通灯控制) 5、其他。(核反应堆) 1、模糊集合 2、模糊集合的运算 3、模糊关系 4、模糊矩阵 5、模糊逻辑 6、模糊推理 1、模糊集合 在人类的思维中,有的概念具有清晰的内涵和外延,如男人、女人; 有许多模糊的概念,如大、小、冷、热,没有明确的内涵和外延; 将前者叫做普通集合(或经典集合); 后者称为模糊集合,用 表示。 · 模糊集合:在不同程度上具有某种特定性质的所有元素的集合。 记作: 相应的“隶属函数曲线图”如下: 同样有: ② 序对法 (3)模糊集合的运算 (4)隶属函数确定方法 ① 主观经验法 根据主观认识和经验,直接或间接给出元素的隶属度。 3、模糊关系 (1)普通关系 ②直积集 由X到Y的关系R,也可用序对(x,y)来表示,其中 3、模糊关系 例如,有两个集合甲和乙,其中 甲={x|x为甲班乒乓队队员} 乙={y|y为乙班乒乓队队员} 若R表示两者之间对抗赛关系(带约束条件的直积子集) 甲队的1和乙队的a建立对打关系记为1Ra ; 甲队的2和乙队的b建立对打关系记为2Rb ; 甲队的3和乙队的c建立对打关系记为3Rc ;则有 3、模糊关系 (2)模糊关系 当两组事物之间的关系不宜用“有”或“无”作肯定或否定回答时,就可以用模糊关系来描述。 集合X到集合Y中的一个模糊关系 4、模糊矩阵 当用矩阵表示模糊关系时,矩阵中的aij表示集合X中的第i个元素和集合Y中的第j个元素隶属于模糊关系 4、模糊矩阵 ①对于 4、模糊矩阵 4、模糊矩阵 5、模糊逻辑 建立在取“真”(或1)和取“假”(或0)二值基础上的数理逻辑,已称

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