模糊控制基礎(chǔ)ppt課件-在線瀏覽
2025-06-29 08:41本頁(yè)面
【正文】 控制規(guī)則優(yōu)化尚有困難 ? 模糊控制依然是一種人們?cè)絹碓较矏鄣目刂品椒ǎ瑧?yīng)用越來越普遍。2022/5/29 1 第 5章 模糊控制基礎(chǔ) ? 模糊語(yǔ)言 ? 模糊控制的系統(tǒng)結(jié)構(gòu) ? 精確量的模糊化 ? 模糊量的精確化 ? 模糊控制規(guī)則和控制算法 2022/5/29 2 引言 ? 模糊控制 – 把模糊數(shù)學(xué)理論用于自動(dòng)控制領(lǐng)域而產(chǎn)生的控制方法。 – 兩個(gè)階段 ? 1974 ~ 1979 簡(jiǎn)單模糊控制階段 – 算法脫機(jī)工作 – 推理過程處理成推理表 – 自適應(yīng)能力與魯棒性有限 ? 1979 ~ 現(xiàn)在 自完善模糊控制階段 – 語(yǔ)言自組織模糊控制器 – 硬件化的模糊集成電路組成的模糊控制器 ? 將來 模糊計(jì)算機(jī)結(jié)合模糊軟件 2022/5/29 3 引言 ? 模糊控制的優(yōu)點(diǎn) – 無需預(yù)先知道被控對(duì)象的精確數(shù)學(xué)模糊； – 控制規(guī)則是以人的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出來的條件語(yǔ)句，容易學(xué)習(xí)和掌握； – 控制知識(shí)的表示是以人的語(yǔ)言形式，有利于人機(jī)對(duì)話和系統(tǒng)的知識(shí)處理。 ? 隨著理論的日益完善，技術(shù)的不斷進(jìn)步，現(xiàn)存問題會(huì)得到逐步的解決。 – 思維活動(dòng)中，思維的內(nèi)涵總是經(jīng)過一定的形式來實(shí)現(xiàn)，一般需要運(yùn)用概念，做出判斷，進(jìn)行推理。 – 判斷和推理表現(xiàn)為句子。例：年輕、年老等等。 – 模糊語(yǔ)言和模糊推理邏輯引入了模糊數(shù)學(xué)方法對(duì)人類的語(yǔ)言和思維進(jìn)行定量分析和描述，為人類的智能活動(dòng)尋找合適的數(shù)學(xué)模型。 2022/5/29 7 模糊語(yǔ)言 ? 模糊語(yǔ)言 – 語(yǔ)言定義：在有限字符集上的字符序列（字符串）的集合。 ? ?, , ,F L U T E N?2022/5/29 8 模糊語(yǔ)言 ? 模糊語(yǔ)言 – 模糊語(yǔ)言舉例： U 為年齡 0 ~ 100的集合，即 [0， 100]； E 為漢語(yǔ)中描述年齡的集合； T 為 E的子集； N 為 E U上的模糊子集。 – 語(yǔ)義：語(yǔ)言的字符串與其意義的對(duì)應(yīng)關(guān)系。 – 模糊語(yǔ)義： 所謂 T中術(shù)語(yǔ) x的語(yǔ)義是 U上的模糊子集 M(x)，這時(shí) U中元素 y隸屬于 M(x)的隸屬度為： () ( ) ( , )M x Ny x y?? ?2022/5/29 10 模糊語(yǔ)言 ? 模糊語(yǔ)義 – 原子詞：年輕，年老，中年等等 – 組成合成詞的方法： ? 加連接詞：“或”、“且”等等； ? 加表示程度的詞：“很”、“極”、“略”、“輕”等等； ? 加模糊化詞：“大約”、“近似”等等； ? 加表示判定意義的詞：“偏向”、“傾向于”等等。 – 問題的簡(jiǎn)化： Zadeh提出了語(yǔ)義算子的方法。分為 集中化算子 或 強(qiáng)化算子、散漫化算子 或 淡化算子 。 設(shè)原來的語(yǔ)言值 的隸屬度函數(shù)為 ,新的語(yǔ)言值 的隸屬度函數(shù)為 。 – 當(dāng) 稱為散漫化算子。如“大概”、“近似于”。如“傾向于”、“大半是”等等。時(shí)， Pa稱為“偏向”。 – 語(yǔ)言變量 是用一個(gè)五元組的集合（ N， U， T(N)， M ， G)來表征的。 ? 常見的模糊控制器 – PID模糊控制器 – 變結(jié)構(gòu)模糊控制器 – 復(fù)合型模糊控制器 – 自校正模糊控制器 – 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自學(xué)習(xí)模糊控制器 2022/5/29 22 模糊控制的系統(tǒng)結(jié)構(gòu) ? 典型的模糊控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 – 模糊控制器是模糊控制系統(tǒng)的核心 決 決 決 決決決決決決 決決決 決決決決模 糊 控 制 器ee ?和計(jì)算+決 決 決 決 決 決精確值模糊值模糊值精確值R ( k ) C ( k )1,( ) ( ) kk k kke r k c ke e e? ?????在 采 樣 時(shí) 刻 誤 差 和 誤 差 的 變 化 定 義 為 ：2022/5/29 23 模糊控制的系統(tǒng)結(jié)構(gòu) ? 模糊控制器組成 – 模糊化 – 知識(shí)庫(kù) – 模糊推理 – 去模糊化或清晰化 ? 模糊化 – 作用是將輸入的精確量轉(zhuǎn)換成模糊量 。 2022/5/29 24 模糊控制的系統(tǒng)結(jié)構(gòu) ? 模糊化的具體過程如下： – 首先 ， 對(duì)這些輸入量進(jìn)行處理變成模糊控制器要求的輸入量 。 – 第二 ， 將已經(jīng)處理過的輸入量進(jìn)行 尺度變換 ，使其變換到各自的論域范圍 。 2022/5/29 25 模糊控制的系統(tǒng)結(jié)構(gòu) ? 知識(shí)庫(kù) – 知識(shí)庫(kù)中包含具體應(yīng)用領(lǐng)域中的知識(shí)和要求的控制目標(biāo) 。 – 數(shù)據(jù)庫(kù) 主要包括各語(yǔ)言變量的隸屬度函數(shù) 、 尺度變換因子及模糊空間的分級(jí)數(shù)等 。 它們反映了控制專家的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí) 。 該推理過程是基于模糊邏輯中的 蘊(yùn)含關(guān)系及推理規(guī)則 來進(jìn)行的 。 ? 清晰化包含兩部分內(nèi)容： – 將模糊的控制量經(jīng) 清晰化 變換表示為論域范圍內(nèi)的精確量； – 將表示在論域范圍內(nèi)的精確量經(jīng) 尺度變換 變成實(shí)際的控制量 。 – 物理量的精確值轉(zhuǎn)換成語(yǔ)言變量值 。通常是計(jì)算誤差 e=rc和誤差變化率 e’ ,有時(shí)還包括誤差的積分。 ? 第三，將已經(jīng)變換到論域范圍的輸入量進(jìn)行模糊處理，使原來的精確輸入變成模糊量并用相應(yīng)的模糊集合表示。 – 分檔問題 ：用語(yǔ)言變量值表示一個(gè)語(yǔ)言變量時(shí)，必須考慮用 多少個(gè)語(yǔ)言變量值 去描述語(yǔ)言變量。 2022/5/29 30 精確量的模糊化 ? CRI法推理時(shí)的語(yǔ)言變量分檔 – CRI法推理的具體方法：推理時(shí)，為在實(shí)時(shí)控制中避免進(jìn)行關(guān)系矩陣的合成運(yùn)算，總是在脫機(jī)狀態(tài)下把所有可能輸入和輸出的情況計(jì)算出來，然后形成一張 控制表 去執(zhí)行控制。 – 為了能產(chǎn)生控制表，語(yǔ)言變量的論域轉(zhuǎn)換成有限整數(shù)論域。 2022/5/29 31 精確量的模糊化 ? CRI法推理時(shí)的語(yǔ)言變量分檔 – 論域的離散化 設(shè)有物理量，論域?yàn)?X = [x， x]，把其論域轉(zhuǎn)換成整數(shù)論域 N = {n， n+1， … ， 1， 0， 1， … ， n}。 對(duì)應(yīng)關(guān)系： X論域中值 a， N論域中值 b 小數(shù)部分按四舍五入處理。 – 常用的分檔： 5 ~ 10檔。 2022/5/29 33 精確量的模糊化 ?
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