智能控制-第4章-模糊控制1..ppt

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1、模糊控制8/4/20211教学内容4.0、绪论4.1、模糊控制基本原理4.2、模糊控制系统分类4.3、模糊控制系统设计4.4、模糊控制应用4.5、模糊控制发展2模糊逻辑的起源4.0.1模糊逻辑的发展一、模糊逻辑的起源模糊逻辑---FuzzyLogic模糊概念、模糊现象到处存在。3经典二值逻辑-----经典二值（布尔）逻辑：在经典二值（布尔）逻辑体系中：所有的分类都被假定为有明确的边界；（突变）任一被讨论的对象，要么属于这一类，要么不属于这一类；一个命题不是真即是假，不存在亦真亦假或非真非伪的情况。（确定）4

2、模糊逻辑-----糊逻模辑：对二值逻辑的扩充。关键的概念是:渐变的隶属关系。一个集合可以有部分属于它的元素；（渐变）一个命题可能亦此亦彼，存在着部分真部分伪。（不完全确定）5模糊逻辑模糊逻辑是通过模仿人的思维方式来表示和分析不确定、不精确信息的方法和工具。模糊逻辑本身并不模糊，它并不是“模糊的”逻辑，而是用来对“模糊”（现象、事件）进行处理，以达到消除模糊的逻辑。6模糊集合模糊逻辑的数学基础：通过模糊集合来工作的。-----模糊集合：允许在一个集合部分隶属。对象在模糊集合中的隶属度:可为从0-1之间的任何值

3、。即可以从“不隶属”到“隶属”逐步过渡。7模糊逻辑技术的发展1960年柏克莱加州大学电子工程系扎德（L.A.Zadeh）教授，提出“模糊”的概念。1965年发表关于模糊集合理论的论文。在模糊数学创建近十年后，在1974年，英国剑桥的Mamdani首先将模糊集理论和模糊语言逻辑用于锅炉和蒸汽机的控制，并获得了比传统DDC控制更好的效果。宣告了模糊控制的诞生。8欧洲七十年代欧洲进行模糊逻辑在工业控制方面的应用研究：实现了第一个试验性的蒸汽机控制；热交换器模糊逻辑控制试验；转炉炼钢模糊逻辑控制试验；温度模糊逻辑控

4、制；十字路口交通控制；污、废水处理等。9日本八十年代日本情况：列车的运行和停车模糊逻辑控制，节能11—14%；汽车速度模糊逻辑控制（加速平滑、上下坡稳定）；港口集装箱起重机的小车行走和卷扬机的运行控制；家电模糊逻辑控制（电饭煲、洗衣机、微波炉、空调、电冰箱等）。10中国中国：在模糊理论和应用方面的研究起步较慢，但发展较快：1976年起步；1979年模糊控制器的研究；1980年模糊控制器的算法研究；1981年模糊语言和模糊文法的研究；11中国1982年磨床研磨表面光洁度模糊控制、开关式液压位置伺服系统模糊控制

5、研究；1984年提出语义推理的自学习方法；1986年单片微机比例因子模糊逻辑控制器；1987年我国第一台模糊逻辑推理机；12中国1990年起：工业控制模糊逻辑控制器：玻璃窑炉、水泥回转窑、PVC树脂聚合过程、功率因数补偿等。自然科学基金重大项目：“模糊信息处理与机器智能”“模糊逻辑控制计算机系统”等。13中国目前模糊逻辑控制技术在工业控制、家电领域有很好发展；开展模糊信息处理方面的基础研究和理论研究；开发专用模糊控制电路和模糊推理芯片等。14所谓模糊控制，只是在控制方法上应用了模糊数学知识，其基本原理仍和经

6、典控制论、现代控制理论一样没有改变，其核心是利用模糊集合论，把人类专家用自然语言描述的控制策略转化为计算机能够接受的算法语言，从而模拟人类的智能，达到对生产过程进行控制的目的。15模糊控制基本原理模糊控制（Fuzzycontrol）：以模糊集合理论、模糊语言变量和模糊逻辑推理为基础的一种智能控制方法，从行为上模仿人的模糊推理和决策过程。16众所周知，经典和现代控制理论根据被控对象地精确数学模型（传递函数或状态方程）来设计控制器的。但随着工业的发展和社会的进步，被控对象越来越复杂，其数学模型的建立也越来越困难

7、。对于很多控制对象只能建立起粗糙的模型，甚至根本无法建立模型。这类对象我们往往称之为不确定性系统。对于不确定性系统，很显然用传统的控制方法不能取得满意的控制效果。但是对于这类系统，人类却可以凭借自身的操作经验进行很好的控制。17例如：18模糊控制的基本思想：将人类专家对特定对象的控制经验，运用模糊集理论进行量化，转化为可数学实现的控制器，从而实现对被控对象的控制。19下面以洗衣机的洗涤时间调节为例来具体说明人类专家的控制经验是如何转化为模糊控制器的。20洗衣时间长短实际与衣物的脏污程度有关，太脏了就洗久点，

8、不脏就可以洗快点。21通过分析可以知道这实际是一个开环的控制决策过程：控制器洗衣机衣物污泥衣物油脂洗涤时间22人类的操作经验是由模糊的自然语言描述的，在洗衣机的调节中，人类的操作经验是：（1）“如果污泥越多，且油脂越多，洗涤时间就越长；”（2）“如果污泥适中，且油脂适中，洗涤时间就适中；”（3）“如果污泥越少，且油脂越少，洗涤时间就越短；”23该规则的输入是污泥度与油污度，输出是洗涤时间。在该规则中对这些量进行衡