模糊控制理论外文文献翻译

模糊控制理论

概述

模糊逻辑广泛适用于机械控制。这个词本身激发一个一定的怀疑,试探相当于“仓促的逻辑”或“虚假的逻辑”,但“模糊”不是指一个部分缺乏严格性的方法,而这样的事实,即逻辑涉及能处理的概念,不能被表达为“对”或“否”,而是因为“部分真实”。虽然遗传算法和神经网络可以执行一样模糊逻辑在很多情况下,模糊逻辑的优点是解决这个问题的方法,能够被铸造方面接线员能了解,以便他们的经验,可用于设计的控制器。这让它更容易完成机械化已成功由人执行。

历史以及应用

模糊逻辑首先被提出是有Lotfi在加州大学伯克利分校在1965年的一篇论文。他阐述了他的观点在1973年的一篇论文的概念,介绍了语言变量”,在这篇文章中相当于一个变量定义为一个模糊集合。其他研究打乱了,第二次工业应用中,水泥窑建在丹麦,即将到来的在线1975。

模糊系统在很大程度上在美国被忽略了,因为他们更多关注的是人工智能，一个被过分吹嘘的领域，尤其是在1980年中期年代,导致在诚信缺失的商业领域。

然而日本人对这个却没有偏见和忽略，模糊系统引发日立的Seiji Yasunobu和Soji Yasunobu Miyamoto的兴趣。,他于1985年的模拟,证明了模糊控制系统对仙台铁路的控制的优越性。他们的想法是被接受了,并将模糊系统用来控制加速、制动、和停车，当线于1987年开业。

1987年另一项促进模糊系统的兴趣。在一个国际会议在东京的模糊研究那一年,Yamakawa论证<使用模糊控制,通过一系列简单的专用模糊逻辑芯片,在一个“倒立摆“实验。这是一个经典的控制问题,在这一过程中,车辆努力保持杆安装在顶部用铰链正直来回移动。

这次展示给观察者家们留下了深刻的印象,以及后来的实验,他登上一Yamakawa酒杯包含水或甚至一只活老鼠的顶部的钟摆。该系统在两种情况下,保持稳定。Yamakawa最终继续组织自己的fuzzy-systems研究实验室帮助利用自己的专利在田地里的时候。

展示之后,日本工程师开发出了大范围的模糊系统用于工业领域和消费领域的应用。1988年,日本建立了国际模糊工程实验室,建立合作安排48公司进行模糊控制的研究。

松下吸尘器使用微控制器运行模糊算法去控制传感器和调整吸尘力。日立洗衣机用模糊控制器Load-Weight,Fabric-Mix和尘土传感器及自动设定洗涤周期来最佳利用电能、水和洗涤剂。

佳能研制出的一种上相机使用电荷耦合器件(CCD)测量中的图像清晰的六个区域其视野和使用提供的信息来决定是否这个影像在焦点上(清晰)。它也可以追踪变化的速率在镜头运动的重点,以及它的速度以防止控制超调。相机的模糊控制系统采用12输入,6个输入了解解现行清晰所提供的数据和其他6个输入测量CCD镜头的变化率的运动。输出的位置是镜头。模糊控制系统应用13条规则,需要1.1 千字节记忆信息。

另外一个例子是,三菱工业空调设计采用25加热规则和25冷却规则。温度传感器提供输入,输出一个控制逆变器,一个压缩机气阀,风扇电机。和以前的设计相比,新设计的模糊控制器增加五次加热冷却速度,降低能耗24%,增加温度稳定性的一个因素两个,使用较少的传感器。

日本人对模糊逻辑的人情是反映在很广泛的应用范围上,他们一直在研究或实现:例如个性和笔迹识别光学模糊系统,机器人,声控机器人直升飞机。

模糊系统的相关研究工作也在美国和欧洲进行着。美国环境保护署分析了模糊控制节能电动机,美国国家航空和宇宙航行局研究了模糊控制自动太空对接。仿真结果表明,模糊控制系统可大大降低燃料消耗。如波音公司、通用汽车、艾伦-布拉德利、克莱斯勒、伊顿,和漩涡了模糊逻辑用于低功率冰箱、改善汽车变速箱。在1995年美泰克公司推出的一个“聪明”基于模糊控制器洗碗机，“一站式感应模块”包括热敏电阻器,用来温度测量;电导率传感器,用来测量离子洗涤剂水平存在于洗;分散和浊度传感器用来检测透射光测量失禁的洗涤,以及一个磁致伸缩传感器来读取旋转速率。这个系统确定最优洗周期任何载荷,获得最佳的结果用最少的能源、洗涤剂、和水。

研究和开发还继续模糊应用软件,作为反对固件设计,包括模糊专家系统模糊逻辑与整合神经网络和所谓的自适应遗传软件系统,其最终目的是建立“自主学习”模糊控制系统。

模糊集

输入变量在一个模糊控制系统是集映射到一般由类似的隶属度函数,称为“模糊集”。转换的过程中,一个干脆利落的输入值模糊值称为“模糊化”。

一个控制系统也有各种不同的类型开关或“开关”,连同它的模拟输入输入,而这样的开关输入当然总有一个真实的价值等于要么1或0,但该方案能对付他们,简单的模糊函数,要么发生一个值或另一个。

赋予了“映射输入变量的隶属函数和进入真理价值,单片机然后做出决定为采取何种行动基于一套“规则”,每一组的形式。

在一个例子里,有两个输入变量是“刹车温度”和“速度”,定义为模糊集值。输出变量,“制动压力” ,也定义为一个模糊集,有价值观像“静”、“稍微增大”“略微下降”,等等。

这条规则本身很莫名其妙,因为它看起来好像可以使用，会干扰到与模糊,但要记住,这个决定是基于一套规则。

所有的规则都调用申请,使用模糊隶属度函数和诚实得到输入值,确定结果的规则。这个结果将被映射成一个隶属函数和控制输出变量的真值。

这些结果相结合,给出了具体的(“脆”)的答案,实际的制动压力,一个过程被称为解模糊化，结合了模糊操作规则 "推理“描述”模糊专家系统”。

传统的控制系统是基于数学模型的控制系统,描述了使用一个或更多微分方程确定系统回应其输入。这类系统通常被作为“PID控制器”他们是产品的数十年的发展建设和理论分析,是非常有效的。

如果PID和其他传统的控制系统是如此的先进,何必还要模糊控制吗?它有一些优点。在许多情况下,数学模型的控制过程可能不存在,或太“贵”的认识论的计算机处理能力和内存,与系统的基于经验规则可能更有效。

此外,模糊逻辑都适合低成本实现基于廉价的传感器、低分辨率模拟/数字转换器,或8位单片机芯片one-chip 4比特。这种系统可以很容易地通过增加新的规则升级来提高性能或添加新功能。在许多情况下,模糊控制可以用来改善现有的传统控制器系统通过增加了额外的情报电流控制方法。

模糊控的细节

模糊控制器是很简单的理念上。它们是由一个输入阶段,一个处理阶段,一个输