模糊控制策略

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1、模糊控制策略传统控制系统的设计方式・订先必须以数学模型来描述受控系统，所以必须对系统中所有参数要彻底了解才能完成。但对T庞大、非线性或是难以测量等情况的受控系统，考虑的参数越多，所需处理的问逆则越复杂。因此，该系统数学模型的建立就更不容易，所以设计出來的控制器就不容易满足预期的要求。徴而，一个熟练的操作人员却能够对系统中的各种参数贰如温度、压力、以数颜色、气味等.做出响应和判臥盘后获得良好的人工控制效果.这种控制方式并不依赖于数学模型，仅依赖于人的经验枳累、感觉和逻辑判断。作为经验，这些信息通常是以自然语言的形式表达出來的，它们的特点是定性的描述，所以具有不确定性和不椿确

2、性。这种特性使得人们无法用现有的定量控制理论來对这些信息进行处理，但人们却能够根据这些信息建立一组行之冇效的规则，來对彼控对彖进行控制，这是一组用语音信息表达的貝有模糊性的控制规则。显然，在这种情况下需要一种能处理貝有模糊性的语言信息的技术,它能根据语言信息构成一个能给出有效控制方法的控制器.1965年，美国加州大学查稳(L.AZadeh)教授在他主编的“inFormationandControl”刊物中首次提出了模糊集合(fuzzysets)的概念，模糊集合的引入，可将人的判断、思维过程用比较简单的数学形式立接表达出来，从而开创了模糊数学及苴应用的新纪九W1973年，他

3、继续丰富和发展了模糊集合论，提出了一种把逻辑规则的语言转化成相关的控制量的思想，从而为模糊控制的形成奠定了基础。与经典集合不同，经典集合是貝有将确边界的集合。经典集合对集件中的对玻关系进行严格的划分，一个对象要么完全属于这个集介，要么就完全不属于这个集合，不存在介于两者之间的情况•模糊集合足没有精确边界的集合，即从属于一个集仟到不从属于一个集合之间的转变是逐渐的。这个平滑的转变是由隶属函数来表征的，对彖在樓柵集合中的隶属度可以是从0到1Z何的任何值。到了1974年，A.Mamdani创立了基「模糊语言，实现了蒸汽发动机的模糊控制实验。自此，模糊逻辑在控制工程中的应用有了一

4、个飞速发展的历史。5.1.2模糊控制的基本原理"糾模糊控制理论(Fuzzycontroltheory)简单的说就是用类似人类的经验法则,以IF-THEN形式来表示专家或操作人员判断的控制演算法。因此，模糊控制的基木思想就是利用计算机来实现人的控制经验。其整体结构包括模糊化过程、模糊规则库、模糊推理与解模糊化等四个主要部分.模糊控制蓟大的优点是不需建立破控对象的粘确数学模型，它対存在IF线性、不册定性的系统特别有效果.以卜便是每个部分的简单说明、儿並本凍理如图57所示：图5-1模树控制器的茎本用理图Fig5・lBasicprinciple;offuzzycontroller

5、(1).模糊化过程将粘确量转化为模糊址的过程称为模糊化.叩先测得实际系统信号.再使用隶属函数将此信号转换成模糊计算可以接受的模糊毎，以供模绷推理使用。此部分是将一明确的址测值模剧化。首先，潘做出参数选择，即确定系统哪些信号为输入参数与输出参数，再针对这些信号作论域分割的T作.壬于该选取多少个模糊集合来分割参数空间，一股而言,选择越多的模糊集介时，则制定的规则越桔纫，控制误差也就越小，但会造成规则复杂化及数屋庞大，致使模糊推论的时间太长，因此，没有一定的标准。(2)、模糊推理模糊推理即决策逻辑，是摸糊控制器的核心部分，是利用模檢推论來摸仿人类的判断及决策能力，并得到控制输出

6、的依据。此步猱主要利JUIV-THEN的形式，去推论岀•组描述操控法则的语盲控制规则*一般较常用的模糊推论规则形式如下：ifxisKandyisBthenzisC其中，“xisAandyisB”称为蘭提部，"thenzisC"称为结论部，x、y为输入的模糊參数，z为输出的模糊参数，A、B为前提部输入参数的语言参数项，C为结论部输岀参数的语言参数项。(3)、解模糊化过稅解模糊化是将模糊汁算所得的模糊输出，经苗馆模糊化转化成明确值，再经由比例映射得到实际明确的物理孔以供实际操作之用.解模糊化的方式由很多种，较常用的包括重心法、高度法与面积法等.在此叙述最常用的逍心法.它是以各

7、规则推论的结果乘以所对应的隶属度，在除以隶屈度的总和即为控制量C2i-l(4)、知识库主要是由资料库与控制规则库组成.资料提供库语言参数的和关定义，包括语言参数论域、输出入空间的模糊分割与隶属函数等。在i殳计时则必须考虑输入蔘数的观测值范田与操作量范围。而控制规则库则是利用语言变化的条件式控制规则來表示一项控制策略,一般以IF,THEN的陈述方式来表示：控制规则库通常山数个或数I-个控制规则构成。由此可知.模糊控制算法可槪括为以下四个步柴(Q确定模糊控制器的输入变蚤和输出变5L(b)将输入变员的•精确值变为模糊量(C)根犯输入