智能控制技术PPT 第二章.pptx

智能控制理论与应用

2025/3/2421.1引言1.2模糊集合论基础1.3模糊逻辑、模糊逻辑推理和合成第二章模糊控制的理论基础1.1引言

2025/3/243一、模糊控制的发展1965年L.A.Zadeh（扎德）提出模糊集理论。模糊隶属度函数的确定具有主观臆断性和人为经验技巧色彩，没有严格的系统方法，不可靠。模糊逻辑是改头换面的的概率理论。1974年E.H.Mamdani利用模糊数学理论进行蒸汽机和锅炉控制方面的研究获得成功。模糊控制是以模糊集合论作为它的数学基础。

2025/3/244模糊集合论模糊数学理论模糊规则最优模糊控制预测模糊控制多输入模糊控制内模模糊控制模糊神经网络

2025/3/245二、模糊控制的特点模糊控制不需要被控对象的数学模型。模糊控制是以人对被控对象的控制经验为依据而设计的控制器，故无需知道被控对象的数学模型。模糊控制是建立在人工经验基础之上的。对于一个熟练的操作人员，他往往凭借丰富的实践经验，采取适当的对策来巧妙地控制一个复杂过程。若能将这些熟练操作员的实践经验加以总结和描述，并用语言表达出来，就会得到一种定性的、不精确的控制规则。如果用模糊数学将其定量化就转化为模糊控制算法，形成模糊控制理论。

2025/3/246模糊控制是一种反映人类智慧思维的智能控制方法。模糊控制采用人类思维中的模糊量，如“高”、“中”、“低”、“大”、“小”等，控制量由模糊推理导出。这些模糊量和模糊推理是人类智能活动的体现。模糊控制易于被人们接受。模糊控制的核心是控制规则，模糊规则是用语言来表示的，如“今天气温高，则今天天气暖和”，易于被一般人所接受。构造容易。模糊控制规则易于软件实现。推理过程采用“不精确推理”。推理过程模拟人脑的思维方式，能够处理复杂甚至“病态”的系统。

2025/3/247三、模糊控制与传统控制的比较1、控制方法：模糊控制器的设计依赖于操作者的经验。传统控制器依赖于系统行为参数的控制器设计方法。2、控制手段：模糊控制器参数或控制输出的调整是从过程函数的逻辑模型产生的规则来进行。传统控制器参数或控制输出的调整根据对由一组微分方程描述的过程模型的状态分析和综合进行。

2025/3/248四、模糊控制系统的结构模糊控制的定义：模糊控制器的输出是通过观察过程的状态和一些如何控制过程的规则的推理得到的。测量信息的模糊化：将实测物理量转化为在该语言变量相应论域内不同语言值的模糊子集。推理机制：使用数据库和规则库，它的作用是根据当前的系统状态信息来决定模糊控制的输出子集。输出模糊集的精确化：是将推理机制得到的模糊控制量转化为一个清晰、确定的输出控制量的控制过程。

2025/3/249模糊控制系统结构示意图总结由于采用了定性的、不精确的控制规则，模糊控制是一种更人性化的控制方法，用模糊逻辑处理和分析现实问题。

2025/3/2410模糊控制存在的问题无法从理论分析和数学推导的角度证明其鲁棒性优于传统控制策略信息简单的模糊处理降低了控制精度使得动态品质变差设计缺乏系统性，无法定义控制目标

第二章模糊控制的理论基础1.1引言1.2模糊集合论基础1.3模糊逻辑、模糊逻辑推理和合成1.2模糊集合论基础

2025/3/2412一、模糊集的概念天气冷热雨的大小风的强弱人的胖瘦年龄大小个子高低模糊控制以模糊集合论作为它的数学基础。

2025/3/2413二、经典集合论集合是数学中的基本概念，是指具有某种特定属性的对象的全体。集合论有经典集合论和模糊集合论。经典集合论：事物根据一定的标准进行分类，根据这种分类人们可以把不同事物归于这一类，或者不归于这一类，用于这种分类的数学工具就是经典集合论。经典集合的表示方法：列举法：将集合中的元素全部列出的方法定义法：适用于有很多元素而不能一一列举的集合归纳法：通过一个递推公来描述一个集合特征函数表示法：利用经典集合非此即彼的明晰性来表示集合通过某些集合的运算：如两个集合的交运算形成一个新的集合

2025/3/2414对任意元素x，只有两种可能：属于A，不属于A。这种特性可以用特征函数mA(x)来描述：经典集合论描述的是有明确分界线的元素的组合，有着高度的严密性和精确性。比如：经典集合论无法描述模糊概念，因为模糊概念没有明确的外延。

2025/3/2415例1：人感觉冷暖的程度经典集合模糊集合热从0到1之间连续的变化值来描述元素的属于程度简单的“属于/不属于”的二元取值，0与1必居其一

2025/3/2416三、模糊集合的定义论域U中的模糊集F用一个在区间[0，1]上的取值的隶属函数mF(u)来表示，即：表示u完全属于F；隶属函数mF(u)是用来说明u隶属于U的程度，那么U中的模糊集F