计算机控制系统设计模煳控制技术.pptx
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1、模糊控制应用概况模糊控制应用概况1974年,英国伦敦大学教授利用模糊控制语句构成模糊控制器。首次将模糊控制理论应用于蒸汽机及锅炉的控制,取得了优于常规调节器的控制品质。1979年英国的和提出了一种自组织模糊控制器,它可在控制过程中不断修改和调整控制规则,使控制系统的性能不断完善。它标志着模糊控制器“智能化”程度进一步向高级阶段发展。80年代末,美国国家航空与航天局(NASA)曾实验把模糊系统用于太空和航空系统;国外已将模糊控制应用于绕飞和逼近阶段的控制,克服了难以建立精确数学模型的困难;日本九州大学的户贝博士与山川教授分别开发了将模糊推理作为硬件的模糊集成块,后来制成了推理机及模糊控制用的“模
2、糊计算机”。第1页/共73页国内由刘增良教授主持完成的“模糊控制计算机系沈阳工业大学硕十学位论文统”和“基于因素神经网络理论的学习型模糊推理控制机”成果,达到了世界先进水平。1989年北师大建立国家级模糊实验室。20世纪90年代,模糊控制软件与硬件技术的完善,为模糊控制技术的实现提供了更好的发展空间。近年来,随着模糊控制的广泛应用,模糊硬件产品和软件正使模糊控制向更高一级的新领域扩展,如机器人定位系统,汽车定位系统、智能车辆高速公路系统。第2页/共73页5.1 5.1 模糊控制的数学基础模糊控制的数学基础 模糊集合模糊集合模糊集合的表示方法模糊集合的表示方法模糊集合的运算模糊集合的运算 隶属函
3、数确定方法隶属函数确定方法模糊关系模糊关系 第3页/共73页模糊集合模糊集合 模糊集合:一般而言,在不同程度上具有某种特定属性的所有元素的总和,用 表示。隶属函数:用于描述模糊集合,并在0,1闭区间连续取值的特征函数,用 表示。A=x|15岁x25岁 第4页/共73页模糊集合的表示方法模糊集合的表示方法隶属度数学定义:设给定论域U,为U到0,1闭区间的任一映射,都可确定U的一个模糊集合 ,称为模糊集合的隶属函数。,称为元素x对的隶属度,即 x隶属于 的程度。第5页/共73页有限论域:论域U ,则U上的模糊集合可表示为无限论域:其中为隶属度,为论域中的元素。=1/a+0.9/b+0.4/c+0.
4、2/d+0/e =1/a+0.9/b+0.4/c+0.2/d或第6页/共73页模糊集合的运算模糊集合的运算 空集 等集 子集 并集 交集 补集模糊集运算的基本性质 与普通集合一样,模糊集满足幂等律、交换律、吸收律、分配律、结合律、摩根定理等,但是,互补律不成立,即 第7页/共73页隶属函数确定方法隶属函数确定方法模糊统计法相对比较法 专家经验法第8页/共73页模糊统计法模糊统计法定义:对模糊性事物的可能性程度进行统计,统计的结果称为隶属度。当n足够大时,隶属函数是一个稳定值。例如,已知20个人的高度,以m表示时,分别是150,155,156,160,161,164,165,169,170,17
5、1,198。考虑“中等身材”的集合 以及164属于的隶属度。为此,选择20位评委,各自提出“中等身材”最适宜的年龄,组成一个普通集合A*。第9页/共73页1.601.69 1.631.70 1.651.75 1.561.70 1.621.731.651.72 1.641.73 1.601.69 1.691.75 1.691.781.601.71 1.631.73 1.651.78 1.611.72 1.641.721.671.78 1.601.70 1.681.78 1.611.73 1.621.72(1.56)=1/20=0.05(1.64)=13/20=0.65 对于“中等身材”集合,用单
6、点表示时则可得=0.051.56+0.251.60+0.351.61+0.651.64+0.81.65+11.69 +0.91.70+0.751.71+0.51.73+0.31.75+0.21.77+0.21.78 身高1.64cm的人隶属于“中等身材”这个模糊集合的程度是0.65。第10页/共73页相对比较法相对比较法设论域U中元素 ,要对这些元素按某种特征进行排序,首先要在二元对比中建立比较等级,而后再用一定方法进行总体排序,以获得各元素对于该特性的隶属函数。设给定论域U中一对元素(),其具有某特征的等级分别为 和 ,意思就是:在 和 的二元对比中,如果 具有某特征的程度用 来表示,则 具
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