第5章 模糊控制基础

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1、第5章模糊控制基础5.1模糊语言5.2模糊控制的系统结构5.3精确量的模糊化5.4模糊量的精确化5.5模糊控制规则和控制算法10/6/20211引言模糊控制把模糊数学理论用于自动控制领域而产生的控制方法。两个阶段1974~1979简单模糊控制阶段算法脱机工作推理过程处理成推理表自适应能力与鲁棒性有限1979~现在自完善模糊控制阶段语言自组织模糊控制器硬件化的模糊集成电路组成的模糊控制器将来模糊计算机结合模糊软件10/6/20212引言模糊控制的优点无需预先知道被控对象的精确数学模糊；控制规则是以人的经验总结出来的条件语句，容易学习和掌握；控制知识的表示

2、是以人的语言形式，有利于人机对话和系统的知识处理。模糊控制的适用场合工业生产过程大系统控制特别适合于纯滞后、大惯性、参数漂移大的非线性不确定参数系统10/6/20213引言模糊控制的不足精度尚且不够高自适应能力有限会产生振荡控制规则的结构和覆盖面不恰当比例因子和量化因子选择不当特别是对中心的语言变量值选择不当控制规则优化尚有困难模糊控制依然是一种人们越来越喜爱的控制方法，应用越来越普遍。随着理论的日益完善，技术的不断进步，现存问题会得到逐步的解决。10/6/202145.1模糊语言模糊语言语言是思维的表现形式，思维是语言的内容。思维活动中，思维的内涵总

3、是经过一定的形式来实现，一般需要运用概念，做出判断，进行推理。概念反映了某种客观事物和某种属性，在语言中表现为词或词组。判断和推理表现为句子。人类思维的一个重要特点是“具有运用模糊概念的能力”，因而在人类的语言中也充诉着反映模糊概念的词汇。例：年轻、年老等等。10/6/202155.1模糊语言模糊语言模糊性是人类思维的一大特长，也是自然语言的一大特点。模糊语言和模糊推理逻辑引入了模糊数学方法对人类的语言和思维进行定量分析和描述，为人类的智能活动寻找合适的数学模型。语言自然语言人工语言模糊语言程序设计语言，具有确定性不具有确定性，比较模糊，如身高问题（亚

4、洲和欧洲人的身高）。10/6/202165.1模糊语言模糊语言语言定义：在有限字符集上的字符序列（字符串）的集合。模糊语言FL定义为一个四元组：其中：U为语言主题的全体对象，即论域；T是语言成分或者说“项”的模糊集合；E为构成语言成分的字符集中的字符所构成的所有字符序列的集合；N为E对U的模糊关系，称为命名关系。10/6/202175.1模糊语言模糊语言模糊语言举例：U为年龄0~100的集合，即[0，100]；E为汉语中描述年龄的集合；T为E的子集；N为E×U上的模糊子集。10/6/202185.1模糊语言模糊语义凡是语言都是用有限长度的字符串去表示一

5、定的意义。语义：语言的字符串与其意义的对应关系。语义的一个重要问题是要规定一组语义规则，以它作为算法，通过各原子间的已知涵义，计算合成词的涵义。模糊语义：所谓T中术语x的语义是U上的模糊子集M(x)，这时U中元素y隶属于M(x)的隶属度为：10/6/202195.1模糊语言模糊语义原子词：年轻，年老，中年等等组成合成词的方法：加连接词：“或”、“且”等等；加表示程度的词：“很”、“极”、“略”、“轻”等等；加模糊化词：“大约”、“近似”等等；加表示判定意义的词：“偏向”、“倾向于”等等。如果给每个合成词定义语义，分别确定其隶属函数曲线，要占较大的存储空

6、间。问题的简化：Zadeh提出了语义算子的方法。分类：语气算子、模糊化算子、判定化算子10/6/2021105.1模糊语言语气算子语气算子用来表达语言中的对某一个单词或者词组的确定性程度。分为集中化算子或强化算子、散漫化算子或淡化算子。定义：对于原语言值经语气算子　作用，形成一个新的语言值　　　。设原来的语言值的隶属度函数为,新的语言值　　的隶属度函数为。10/6/2021115.1模糊语言语气算子当称为集中化算子。当称为散漫化算子。常见的语气算子有：10/6/2021125.1模糊语言语气算子举例温度高温度很高温度较高温度高强化算子的作用示意图淡化算

7、子的作用示意图10/6/2021135.1模糊语言模糊化算子F模糊化算子是用来使语言中某些具有清晰概念的单词或者词组的语义模糊化，或者是将原来已经是模糊概念的词义更加模糊化。如“大概”、“近似于”。式中，是U上的模糊相似关系，当U为实数集时，取：10/6/2021145.1模糊语言模糊化算子举例设论域X上的清晰集的特征函数为且取，则“大约是5”这一语言的隶属度函数可以定义为5正态分布曲线处理10/6/2021155.1模糊语言判定化算子P判定化算子跟模糊化算子的作用相反,它是将原来具有模糊词义肯定化处理。如“倾向于”、“大半是”等等。这里，且是定义在[

8、0，1]上的如下函数：10/6/2021165.1模糊语言判定化算子当a=½时，Pa称为“偏向