計算機智能控制第2講模糊數(shù)學(xué)的基本概念(編輯修改稿)
2025-05-29 03:44 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 確定數(shù)的 Fuzzy化 ⒉ 模糊控制算法設(shè)計 ⑴ 常見的模糊控制規(guī)則 ①單輸入單輸出模糊控制器控制規(guī)則形式為： if A then B if A then B else C ② 雙輸入單輸出模糊控制器控制規(guī)則形式為： if E and C then U ③ 多輸入單輸出模糊控制器控制規(guī)則形式為： If A and B and …and N then U 模糊控制算法設(shè)計 ④ 雙輸入多輸出模糊控制器控制規(guī)則形式為： If E and EC then U And if E and EC then V … And if E and EC then W ⑵ 模糊關(guān)系的確定 模糊控制器的控制規(guī)則是由一組彼此間通過“或”的關(guān)系連結(jié)起來的模糊條件語句來描述的。其中每一條模糊條件語句，當(dāng)輸入、輸出語言變量在各自論域上反映各語言值的模糊子集為已知時，都可以表達(dá)為論域積集上的模糊關(guān)系 在計算每一條模糊條件語句決定的模糊關(guān)系 Ri 之后，考慮到此等模糊條件語句間的 “或 ”關(guān)系，可得描述整個系統(tǒng)的控制規(guī)則的總模糊關(guān)系 R為 12 1mmi iR R R R R???⒊ 模糊量到精確量的轉(zhuǎn)換 ⑴ 基于推理合成規(guī)則進行模糊推理 ⑵輸出信息的去模糊判決 ①最大隸屬度法 ②取中位數(shù)法 ③加權(quán)平均法 模糊控制理論在 一、 為什么采用模糊控制？ 二、在汽車上的應(yīng)用方面 三、舉例說明在汽車空調(diào)當(dāng)中的應(yīng)用 四、簡要介紹在汽車雨刮器中的應(yīng)用 模糊控制系統(tǒng)原理框圖 r:系統(tǒng)的設(shè)定值。 e,e（用 ec表示） :模糊控制的輸入 (精確量 )。 E , EC:模糊量化處理后的模糊量。 U:經(jīng)過模糊控制規(guī)則和近似推理后得出的模糊控制量。 u:經(jīng)模糊判決后得到的控制量 (精確量 )。 y:對象的輸出。 傳統(tǒng)的自動控制控制器的綜合設(shè)計都要建立在被控對象準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型 (即傳遞函數(shù)模型或狀態(tài)空間模型 )的基礎(chǔ)上，但是在實際中，很多系統(tǒng)的影響因素很多，油氣混合過程、缸內(nèi)燃燒過程等 ) ，很難找出精確的數(shù)學(xué)模型。這種情況下，模糊控制的誕生就顯得意義重大。因為模糊控制不用建立數(shù)學(xué)模型不需要預(yù)先知道過程精確的數(shù)學(xué)模型。 為什么采用模糊控制？ 工作原理 把由各種傳感器測出的精確量轉(zhuǎn)換成為適于模糊運算的模糊量 ,然后將這些量在模糊控制器中加以運算 , 最后再將運算結(jié)果中的模糊量轉(zhuǎn)換為精確量 , 以便對各執(zhí)行器進行具體的操作控制。 在模糊控制中 , 存在著一個模糊量和精確量之間相互轉(zhuǎn)化的問題。 模糊控制系統(tǒng)的組成 交、直流電機，步進電機 ，氣動調(diào)節(jié)閥等。 模糊控制器的實現(xiàn)過程 4大步： 輸入量模糊化 建立模糊規(guī)則 進行模糊推理 輸出量反模糊 模糊控制器實現(xiàn)步驟 模糊控制器實現(xiàn) 步驟 求系統(tǒng)給定值與反饋值的誤差 e。微機通過采樣獲得系統(tǒng)被控量的精確值，然后將其與給定值比較，得到系統(tǒng)的誤差。 計算誤差變化率 ec。這里，對誤差求微分即de/dt，指的是在一個 A／ D采樣周期內(nèi)求誤差的變化 ?e。 輸入量的模糊化。由前邊得到的誤差及誤差變化率都是精確值，那么，必須將其模糊化變成模糊量 E、 EC。同時，把語言變量 E、 EC的語言值化為某適當(dāng)論域上模糊子集 (如“大”、“小”、“快”、“慢”等 )。 模糊控制器實現(xiàn) 步驟 控制規(guī)則。它是模糊控制器的核心，是專家的知識或現(xiàn)場操作人員的經(jīng)驗的一種體現(xiàn)，即控制中所需要的策略。控制規(guī)則的條數(shù)可能有很多條，那么需要求出總的控制規(guī)則 R，作為模糊推理的依據(jù)。 模糊推理。輸入量模糊化后的語言變量 E、 EC(具有一定的語言值 )作為模糊推理部分的輸入，再由 E、 EC和總的控制規(guī)則 R，根據(jù)推理合成 規(guī)則進行模糊推理得到模糊控制量 U為：U=(E EC)T39。oR 模糊控制器實現(xiàn) 步驟 逆模糊化。為了對被控對象施加精確的控制，必須將模糊控制量轉(zhuǎn)化為精確量 u，即逆模糊化。 計算機執(zhí)行完 1～ 6步驟后，即完成了對被控對象的一步控制，然后等到下一次 A/D采樣，再進行第 2步控制，這樣循環(huán)下去，就完成了對被 控對象的 閉環(huán) 控制。 ①適用于不易獲得精確數(shù)學(xué)模型的被控 對象。 ②是一種語言變量控制器 ③從屬于智能控制的范疇。該系統(tǒng)尤其適于非線性，時變，滯后系統(tǒng)的控制。 ④抗干擾能力強，響應(yīng)速度快，并對系統(tǒng)參數(shù)的變化有較強的魯棒性。 模糊控制的特點 二、在汽車空調(diào)上的應(yīng)用 空調(diào)器為典型的傳質(zhì)換熱系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)和內(nèi)部物理過程復(fù)雜，難以建立精確的數(shù)學(xué)模型。汽車空調(diào)由于 工作條件多變 ，用傳統(tǒng)的控制方法如 :PID控制，難以獲得較好的控制效果。 對于環(huán)境干擾，魯棒性好，能夠抑制非線性因素對控制器的影響。 全空調(diào)型客車空調(diào)原理圖 外進風(fēng) 。2出風(fēng)口 。3蒸發(fā)器風(fēng)機 :4蒸發(fā)器芯 。5熱水器芯 :6溫度門 :出風(fēng)口:8車內(nèi)進風(fēng) ?模糊控制是基于語言的控制 ?模糊語言集的組成： T（ E） 用模糊語言變量 E 來描述偏差 T（ E） ={負(fù)大，負(fù)中，負(fù)小，零，正小，正中，正大 } 或用符號表示 負(fù)大 NB（ Negative Big）、 負(fù)中 NM（ Negative Medium）、 負(fù)小 NS（ Negative Small）、 零 ZE（ Zero）、 正小 PS（ Positive Small）、 正中 PM（ Positive Medium）， 正大 PB（ Positive Big）， 則 T（ E） = {NB， NM， NS， ZE， PS， PM， PB} 建立隸屬函數(shù)： ?各參數(shù)對相應(yīng)子集的隸屬函數(shù)分別由不同的函數(shù)族
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