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《变论域模糊控制器及其在拖车倒车中的应用(1)》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第23卷第1期模糊系统与数学Vol.23,No.12009年2月FuzzySystemsandMathematicsFeb.,2009文章编号:100127402(2009)0120136207X变论域模糊控制器及其在拖车倒车中的应用121杨昔阳,尤飞,许小瑞(1.泉州师范学院数学系,福建泉州362000;2.榆林学院计算机与网络工程系,陕西榆林719000)摘要:建立变论域模糊控制器输出论域上的一种伸缩因子的微分方程模型,得到该伸缩因子的数学表达式。仿真实验表明在输出论域上使用这种新的伸缩因子构造的变
2、论域模糊控制器可以快速准确地实现拖车倒车。在同样的条件下,与经过遗传算法参数优化的模糊控制器和普通模糊控制器的控制效果相比较,变论域模糊控制器控制得更加灵敏且几乎无超调。关键词:倒车问题;变论域模糊控制器;伸缩因子;仿真中图分类号:O231;TP273文献标识码:A1引言[1]Nguyen和Widrow提出卡车倒车问题并采用神经网络模型解决这个问题之后,在控制领域中,[2]倒车问题常被用来检验某种控制器的控制品质。诸如神经网络模型这类基于数据自学习的控制方法,它的最大好处是系统能通过自学习得到知识并取得
3、较好的数值精度;缺点就是其庞大的计算量和“黑箱”模型。采用模糊控制方法也可以解决这类问题,其构建方法是通过专家经验或者数据挖掘技术得到模糊[2]控制器的结构。但众所周知,模糊控制器在控制精度和语言值数目上存在一个两难问题。要取得较高的精度,就需要较多的模糊语言值,从而出现规则“维数爆炸”现象。为解决这一矛盾,李洪兴教授在文献[3]提出变论域的思想,主要是实时地根据系统误差的变化,相应地伸缩论域,动态地定义出为数不多的几个输入输出论域上的模糊语言值,从而达到减少计算量和精确控制的目的。其中,论域的伸缩是通
4、过调节伸缩因子实现的。这种基于变论域思想的自适应模糊控制器,可以模拟人类思维,是沟通人类推理[4]和机器执行之间的桥梁。文献[5]采用变论域自适应模糊控制器成功实现世界上首例四级倒立摆的控制。本文在文献[6]的基础上又提出一种变论域模糊控制器的构造方法,并以拖车倒车控制仿真验证了采用本文构造的变论域模糊控制器可以使卡车很快倒入到指定的轨道。2变论域模糊控制器的基本思想2.1变论域模糊控制器的构造李洪兴教授在文献[3]提出“变论域”以及一些伸缩因子的设计方法,并且从理论上分析了几种模糊X收稿日期:2007
5、210222基金项目:陕西省自然科学基础研究计划项目(SJ08A27);陕西省教育厅科研计划项目(08JK512);榆林市2007年科技计划项目;福建省教育厅大学生创新实验计划项目作者简介:杨昔阳(19782),男,福建泉州人,讲师,研究方向:模糊数学与人工智能;尤飞(19702),男,陕西榆林人,教授,研究方向:模糊数学与人工智能;许小瑞(19872),女,福建宁德人,研究方向:模糊数学。©1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.A
6、llrightsreserved.http://www.cnki.net第1期杨昔阳,尤飞等:变论域模糊控制器及其在拖车倒车中的应用137控制器。近几年,变论域模糊控制器正在越来越多的场合得到应用。以下我们简要介绍一下变论域模糊控制理论。考虑一个多输入单输出模糊控制系统,设Ei=[-Ei,Ei](i=1,2,⋯,n)是系统误差e=(e1,⋯,～～en)的论域,U=[-U,U]是输出论域。记Ai={Aij}(i=1,⋯,n;j=1,⋯,m)为%i(i=1,2,⋯,n)[3]～～上的模糊划分,B={Bj}(
7、j=1,⋯,n)为U上的模糊划分。模糊控制规则可以表示为～～～～ife1isA1jande2isA2jand⋯andenisAnj,thenuisBj,j=1,2,⋯,m(1)～～～～～～其中,Aij∈Ai,Bj∈B表示模糊语言变量。记eij为Aij(i=1,2,⋯,n;j=1,2,⋯,m)的峰点(即Aij(eij)[3]～(1)表示的模糊控制器可表示为=1的点),uj为Bj的峰点。则由式n元分片插值函数:mn～u(e)=u(e1,e2,⋯,en)=F(e1,e2,⋯,en)>∑∏Aij(ei)uj(2
8、)j=1i=1也称这样的模糊控制器为普通模糊控制器。所谓的变论域是指输入论域%i=[-Ei,Ei]和输出论域U=[-U,U]可以分别随着系统误差ei和控制输出u的变化而自动变化(如图1所示),即Ei(ei)=[-A(ei)Ei,A(ei)Ei],U(u)=[-B(u)U,B(u)U]其中,A(ei)(i=1,2,⋯,n),B(u)分别称为论域Ei和U的伸缩因子。这时式(2)可以写成如下n元分片动态插值函数:mnei(t)u(e)=u(e1,
