智能控制第3章 模糊控制理论.ppt

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1、第三章模糊控制理论主要内容:模糊控制理论基础模糊控制器模糊控制器设计举例9/1/20211上海工程技术大学机械学院3.1模糊控制理论基础模糊控制的起源和发展模糊集合基础模糊逻辑推理9/1/20212上海工程技术大学机械学院3.1模糊控制理论基础一、起源和发展1、起源系统复杂程度的提高，系统精确的数学模型难建立，有时即使建立了，也无法满足实时性控制要求。针对这种情况，希望探索出一种简便灵活的处理方法。结果发现一个复杂的传统控制理论难以实现的控制问题，却往往可由一个操作人员凭着丰富的实践经验得到满意的控制结果。启示：吸收人脑特点，模拟人的思维方法，把

2、自然语言植入计算机内核，使计算机具有活性和智能。模糊逻辑控制（FuzzyLogicControl）产生。9/1/20213上海工程技术大学机械学院首先根据操作人员手动控制的经验，总结出一套完整的控制规则，再根据系统当前的运行状态，经过模糊推理、模糊判决等运算，求出控制量，实现对被控对象的控制。模糊控制的基本思想9/1/20214上海工程技术大学机械学院操作员手动给出计算机自动给出控制经验+当前状态控制量经验控制将控制经验事先总结归纳好，放在计算机中。传感器测量的当前值根据当前的状态，对照控制经验，给出适当的控制量+模糊控制事先总结归纳出一套完整的

3、控制规则，放在计算机中。模糊推理判决计算出控制量手动控制+传感器测量的当前值手动控制、经验控制和模糊控制的比较9/1/20215上海工程技术大学机械学院3.1模糊控制理论基础“模糊”，是指客观事物彼此间的差异在中间过渡时，界限不明显，呈现出的“亦此亦彼”性。“模糊”是相对于“精确”而言的。模糊数学并不是让数学变成模模糊糊的东西，而是用数学工具对模糊现象进行描述和分析。模糊数学是对经典数学的扩展，它在经典集合理论的基础上引入了“隶属函数”的概念，来描述事物对模糊概念的从属程度。9/1/20216上海工程技术大学机械学院3.1模糊控制理论基础2、发展

4、1965年，扎德（L.A.Zadeh）发表了《模糊集合》论文，为模糊控制奠定了数学基础。1974年，Mamdani教授首先将模糊理论用于锅炉和蒸汽机的控制，并取得了成功，开创了模糊控制的先河。80年代后期，模糊控制理论进入了发展期。9/1/20217上海工程技术大学机械学院3.1模糊控制理论基础9/1/20218上海工程技术大学机械学院3.1模糊控制理论基础3、模糊控制的特点1）无需知道被控对象的数学模型2）反映人类智慧思维的智能控制3）易被人们所接受4）构造容易5）鲁棒性好9/1/20219上海工程技术大学机械学院3.1模糊控制理论基础4、模糊

5、控制技术需解决的具体问题1）模糊控制器的构造2）模糊信息和精确信息转换的物理结构和方法3）实现模糊控制技术的软技术4）模糊控制器和被控对象的匹配技术5）模糊控制器对外界环境的适应性和适应技术9/1/202110上海工程技术大学机械学院3.1模糊控制理论基础5、模糊控制理论存在的问题1）人的知识和经验的表达2）知识推理法则3）人类知识的获取和总结4）模糊系统的稳定性判据5）模糊控制系统的学习6）模糊控制系统的分析7）模糊控制系统的设计方法9/1/202111上海工程技术大学机械学院3.1模糊控制理论基础二、模糊集合1、经典集合1）定义：指具有某种特

6、定属性的对象的全体。经典集合:依据一定的标准进行分类。集合的全体又称为论域。2）分类：有限、无限；连续、离散。3）集合的表示方法：列举法：列出集合的全部元素；适用于有限集合。9/1/202112上海工程技术大学机械学院3.1模糊控制理论基础定义法：用集合中的共性来描述集合；适用于有很多元素而不能一一列举的集合。归纳法：用递推公式描述集合；规则。特征函数表示法：明晰性，非此即彼，属于不属于。通过集合的运算表示集合：交、并等。4）经典集合论的特点：明晰性、确定性，非此即彼，属于不属于。严密性、精确性。属于或不属于的分类。9/1/202113上海工程技

7、术大学机械学院3.1模糊控制理论基础2.模糊集合1965年扎德创立，扩展经典集合来描述模糊、范围性的概念。用“0”到“1”之间的连续变化值来描述元素属于集合的程度，称为隶属函数。9/1/202114上海工程技术大学机械学院3.1模糊控制理论基础设U是离散或连续的集合，用{u}表示，U称为论域，u表示论域U的元素。所谓论域指的是我们所研究的全部对象的总和。论域U中的模糊集F用一个在区间[0,1]上的取值的隶属函数来表示，即用来说明u隶属于F的程度，那么U中的模糊集F可以用元素u和它的隶属度来表示9/1/202115上海工程技术大学机械学院3.1模糊

8、控制理论基础例、论域为15到35岁之间的人，模糊集表示“年轻人”，则模糊集的隶属函数可定义为则年龄为30岁的人属于“年轻人”的程度为：9