《模糊控制理论应用》PPT课件.ppt

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1、模糊控制理论及应用《计算机控制技术》第六章模糊控制模糊理论的发展“Fuzzy”概念是1965年由美国的自动控制专家Zadeh首次提出来的。1974年英国工程师Mamdani首次把模糊数学应用于锅炉和蒸汽机的控制，获得了圆满的成功。模糊概念80年代以来，自动控制系统被控对象的特点：多输入-多输出的强耦合性；参数的时变性；严重的非线性；从系统对象获得的知识信息量相对减少；对控制性能的要求日益高度化。精确建模描述的模糊性模糊控制的感性认识1模糊控制与经典控制理论的本质区别：模糊控制的核心——只用已知的系统的粗略的知识描述系统，并在此基

2、础上引入模糊控制算法。模糊控制的特点：不用数学方程，而用语言为代表的模糊变量描述系统；用条件命题语句记述模糊变量间的关系；用模糊推理方法实现系统的运算。模糊控制的感性认识2举例1：汽车倒车开进停车库（两车之间）考虑：传统的微分方程法车的位置为θ，车的方向为ω车的状态为x=(ω,θ)，操作量为u=(u1,u2)，u1为前轮的角度，u2为车速车的运动方程求出使x从x0移动到Γ中某一点的操作量u车的初始状态最终可能的全部停车状态？解决方案在汽车驾驶学校，教员通过简单的口头传授将汽车开入车库的技能教会学员。“先把方向盘向左打，前进、停车

3、，然后再调整方向盘、后退，如不成功就再来一次”模糊控制算法特点：很强的鲁棒性举例2:两辆车前后追踪高速行驶当前后两辆车相距过近时，后面的一辆车就应当减速以免发生碰撞。模糊控制规律和模糊推理规则：如果两车相距过近就减速状况：两车现相距20m操作：刹车、大幅度减速大前提小前提推理结果模糊集——用数学方法表述模糊概念的手段模糊概念的量化横轴代表体温，它是问题所涉及的范围，称做台集合；纵轴是从0到1的一个实数闭区间，函数在该区间内取值，表现台集合中某一个数值究竟在多大程度上符合所表达的模糊概念。模糊数学不仅抓住了事物的两头，判明Yes

4、和No，且还注意到它们中间的联接，用函数的方法细腻地刻画出它们之间符合自然的过渡过程。台集合为上班的单程路途时间，范围为0～3h。模糊集合与分明集合A={A,B,C,D}B={上海，东京，纽约}C={x

5、x是一个自然数}D={x

6、x是世界上的商业、金融中心城市}E={x

7、x是一个大数}隶属函数——定义模糊集合的方法隶属函数是一个从论域∪到闭区间［0，1］的一个映射：论域∪中的元素x越接近A，则hA（x）的取值越接近1，表示x属于A的程度越大；反之，hA（x）的取值就越接近于0。隶属函数及其确定普通集合论中，是{0，1}的二值逻

8、辑；描述客观事物的FUZZY性，将二值逻辑推广至[0，1]间的连续逻辑值；隶属函数的确定：1）Fuzzy统计法；2）人工函数隶属函数的确定：Fuzzy统计法隶属函数的确定：人工函数1）梯形：“降半的”、“升半的”、“对称的”2）正态分布3）s形4）三角形模糊控制一般过程控制对象模糊化；模糊逻辑、模糊推理；去模糊,精确控制。模糊控制器的结构模糊控制器的核心是模糊控制规则。在模糊控制器中，模糊控制规则一般取“if—then—”的形式。ifx1is大ANDx2is小thenyis中控制规律的前件部后件部模糊语言变量——对某一物理量的

9、模糊化的描述设计模糊控制器的方法依据专家的知识和经验依据操作员操作模型的方法建立受控系统模糊模型的方法依据专家的知识和经验控制变量：d,θφ模糊变量的隶属函数控制规则设汽车距离导引线的垂直距离为d，汽车的指向角为θ,而汽车方向盘的转角为φd,θ均为采用LEFT、MIDDLE、RIGHT三种语言模糊描述φ采用LEFT、RIGHT两种描述依据操作员操作模型的方法建立受控系统模糊模型的方法理念用精确的数学来处理模糊的对象，并非用模糊（不精确）的数学来解决模糊的对象；模糊隶属度及模糊控制策略极大包含了人的主观因素；模糊控制器具有非线性特

10、征。