模糊控制的发展及其应用

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1、模糊控制的发展及其应用模糊控制［1］（fuzzycontrol）是以模糊集理论、模糊语言变量和模糊控制逻辑推理为基础的一种智能控制方法，从行为上模拟人的思维方式，对难建模的对象实施模糊推理和决策的一种控制方法。模糊控制作为智能领域中最具有实际意义的一种控制方法，已经在工业控制领域、电力系统、家用电器自动化等领域中解决了很多的问题。一．模糊控制的发展1模糊控制的产生与发展 1965年，美国加利福尼亚大学l.a.zadeh教授在他的《fuzzyset》中首先提出了模糊数学的概念。随之，模糊控制理论及其应用也迅速发展起来。1974年，e.h.mamdan首先用模糊控制语句组成模糊控制器

2、［2］，对一个试验性的蒸汽机使用了24条”ifathenbthenc”形式的语言规则实现了控制。1975-1976年，荷兰、丹麦等国家在工业过程中应用了模糊控制，取得了满意的成果。1975年英国的p.j.king和e.h.mamdani将模糊控制系统应用于工业反应过程的温度控制。1983年，日本日立制造厂系统开发研究所的安信等人，用预测模糊控制方法对电气铁路列车的运行和停止进行控制。日本富士电机公司、明电舍公司、立石电机公司分别在1987年-1989年生产出通用模糊控制器及相应的控制软件［3］。目前模糊控制技术日趋成熟和完善，模糊芯片也己研制成功。表1模糊控制的应用领域发展过程

3、时间应用领域20世纪70年代Mamdani在蒸汽发动机上成功地运用了模糊控制英国的P．J．King等人采用模糊控制器实现了反应炉的温度控制荷兰学者w．J．M．Kickert等人利用模糊控制器解决r含有非线性、时滞特性的热交换过程的控制问题丹麦学者J．J．Ostergoarcl利用模糊控制器实现了对双输入双输出的热交换过程的拄制20世纪80年代丹麦F．L．Smidth公司推出了实用化的水泥窑模襁逻辑控制系统日本S。胁成功研制了基于语言真值推理的模糊控制器．并应用于汽车速度的自动控制Jasunobo等人研究了预酒模糊控制，将其应用于火车自动驾驶系统和集装籀起重机的自动操作系统20世纪90年代

4、模糊控制硬件与软件的开发也发展起来．Yaraakawa首次研制了模糊组件空调、全自动洗衣机、吸尘器等高档家电中酱遍应用了模糊控制技术机器人定位系统、汽车定位系统、智能车辆高速公路系统也应用了模糊控制技术21世纪控触系统、模式识别、医药、游戏理论2模糊控制的优缺点 对于一个熟练的操作人员，可以凭丰富的实践经验来控制一个复杂的过程［4］。若能把这些熟练操作员的实践经验加以总结，并用语言表达出来，它就是一种不精确的控制规则。如果用模糊数学将其定量化就转化为模糊控制算法，从而形成了模糊控制理论。它有如下优点：（1）无需知道被控对象的数学模型；（2）是一种反映人类智慧四维的智能控制；（3）易

5、被人们所接受；（4）构造容易；（5）鲁棒性好。模糊控制的主要缺点是：（1）信息简单的模糊处理将导致系统的控制精度降低和动态品质变差；（2）控制器设计尚缺乏系统性。 3模糊控制急需解决的问题 模糊控制理论经过近几十年的发展，也还存在一些不足，还有一些亟待解决的问题，归纳如下：（1）要揭示模糊控制器的实质和工作机理，解决稳定性和鲁棒性理论分析；（2）模糊控制和传统控制的鲁棒性的对比关系究竟是怎么样，尚缺少理论分析和数学推导方面的比较；（3）如何衡量一个模糊控制系统的功能稳定性问题，最优化问题该如何评价；（4）在模糊运算中似乎丢失了大量信息却又能获得优于控制的良好控制效果起控制作用的因素是什么

6、，模糊运算中的信息损失应否设法修正或补偿；（5）模糊控制规则和隶属度函数的获取与确定是模糊控制中的”瓶颈”问题。4模糊控制的发展前景   在模糊控制的发展初期，大多数学者的主要精力放在模糊控制的应用研究上，在很多领域取得辉煌的成果。但与应用的成果相比，模糊控制的系统分析和理论研究却没有显著进展，以至于西方的一些学者对模糊控制的理论依据和有效性产生疑虑。1993年7月，在美国第十一届人工智能年会上，加州大学圣地亚哥分校计算机科学和工程系助教授ClarlesElkan博士的一篇题为“模糊逻辑似是而非的成功”报告，就代表了这种思想。虽然C.Elkan的一些观点是不确切和片面的，会后很多专家对此

7、进行了批驳，但他确确实实指出了模糊控制理论基础不够坚实的缺点，从而引起了模糊控制领域的学者的广泛关注并加强了对这一方面的研究。通过上节的介绍可以看到，目前模糊控制的理论研究很热，并已取得了许多显著进展，模糊控制在理论上和应用方面都取得了巨大成就。虽然模糊控制技术发展历史只有三十年，本身还有待于完善，理论与实际的结合也有待于进一步探索，但是其发展前景十分诱人。   目前在国际大趋势的推动下，模糊控制已开始向多元化和交叉学科方向发展。国