模糊控制完整版.pptx

11.1为什么研究模糊系统实际系统中有两种重要的信息来源：一个是用自然语言描述系统性能的专家；另一个是传感器提供的测量数据和根据自然法则推导出来的数学模型。模糊系统可以将人类知识整合到同传感器测量结果及数学模型类似的“框架”中。即把一个人类知识库转换成一个数学公式。第1页/共141页

21.2什么是模糊系统模糊系统是一种基于知识或基于规则的系统。它的核心就是由所谓的IF-THEN规则所组成的知识库。一个模糊的IF-THEN规则就是一个用连续隶属度函数对所描述的某些句子所做的IF-THEN陈述。第2页/共141页

3模糊系统是由模糊规则构成的模糊规则基加上某种模糊规则逻辑映射法则组成的一种系统。它具有其他辨识系统所没有的特征，即能利用人类的语言信息，具有明显的语义特点和清晰的物理结构。模糊控制是模糊系统和理论应用的非常突出的领域。许多文献提到模糊控制的主要特点能实现对无数学模型的对象进行有效控制。当然，前提是人类必须对被控对象具有丰富的人工控制经验并且易于用模糊规则表达。第3页/共141页

4例1.1设想设计一个自动控制汽车速度的控制器，把人类司机所采用的规则转换到自动控制器中来。一般有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。第4页/共141页

5“快”，“较小”可以用图1.1和图1.2中的隶属度函数来描述。“快”的隶属度函数1406080速度(km/h)图1.1“快”的隶属度函数第5页/共141页

6“较小”的隶属度函数1速度施加给油门的力图1.2“较小”的隶属度函数第6页/共141页

7构造一个模糊系统就是要将一组来至于专家或基于该领域知识的模糊IF-THEN规则组合到单一系统中。不同的模糊系统采用不同的组合原则。文献中常见的模糊系统有三类：（1）纯模糊系统（2）TSK模糊系统（3）具有模糊器和解模糊器的模糊系统第7页/共141页

8纯模糊系统如图1.3所示。模糊规则库可表示为若干条IF-THEN规则的集合。模糊推理机根据模糊规则库，将输入集合U映射到输出集合V。模糊规则库模糊推理机U上的模糊集合V上的模糊集合图1.3第8页/共141页

9TSK模糊系统如图1.4所示。TSK模糊系统通过对规则的THEN部分的值进行加权平均，使由语言描述的词语变成简单的数学公式。模糊规则库加权平均U上的xV上的y图1.4第9页/共141页

10具有模糊器和解模糊器的模糊系统如图1.5所示。该模糊系统在纯模糊系统的输入端加上模糊器，将真值变量转换成模糊集合。在输出端加上解模糊器，将模糊集合转换成真值变量。模糊规则库模糊推理机U上的xV上的y图1.5模糊器解模糊器U上的模糊集合V上的模糊集合第10页/共141页

11“模糊”是人类感知万物、获取知识、思维推理、决策实施等过程中的一个重要特征。“模糊”比“清晰”所拥有的信息容量更大，内涵更丰富，更符合客观世界。模糊控制理论是由美国加利福尼亚大学教授Zadeh.L.A于1965提出的。1974年，英国伦敦大学教授Mamdani.E.H研制成功第一个模糊控制器。模糊控制技术包含了模糊数学、计算机科学、人工智能、知识工程等多门学科的相关技术。第11页/共141页

12操作员手动给出计算机自动给出控制经验+当前状态控制量经验控制将控制经验事先总结归纳好，放在计算机中。传感器测量的当前值根据当前的状态，对照控制经验，给出适当的控制量+模糊控制事先总结归纳出一套完整的控制规则，放在计算机中。模糊推理判决计算出控制量手动控制+传感器测量的当前值手动控制、经验控制和模糊控制的比较第12页/共141页

13如图所示是使用模糊控制算法与经典的传递函数算法在阶跃干扰下的响应曲线。模糊控制与经典控制相比，具有以下特点：模糊控制器是一种语言控制器，采用模糊集合理论实现对过程的控制，不需要确切了解对象的数学模型。它是一种采用比例因子进行参数设定的控制器，有利于自适应控制。它是一种非线性控制器，具有较强的健壮性，当对象参数变化时有较强的适应性。将人的操作经验归纳成一系列的规则，利用模糊集合理论将它定量化，使控制器模仿人的操作策略。这种控制器就称为模糊控制器。由它所构成的系统称为模糊控制系统。第13页/共141页

14基本模糊控制：针对特定对象设计，控制效果好。控制过程中规则不变，不具有通用性，设计工作量大。自组织模糊控制：某些规则和参数可修改，可对一类对象进行控制。智能模