第二章 模糊控制 ppt课件

A
1 0
如果XA 如果XA
10.09.2020
8
第二章 模糊控制
课程名：智能控制 教 师： 刘国栋
模糊集合：对模糊概念的一种描述。 模糊概念：
１) 没有清晰的外延：年轻、年老、胖子、 瘦子、贫困、发达、误差较大、超调太大、 扰动较小、······；
２) 没有清晰的内涵（开放性）：聪明、 美丽、······。
10.09.2020
9
wk.baidu.com
第二章 模糊控制
精确集合 X 6
课程名：智能控制 教 师： 刘国栋
X 6
1
A 0
A 1
13
X 6
模糊集合
A(x)1
A(x)[01]
1
10.09.2020
6
13
10
课程名：智能控制 教 师： 刘国栋
第二章 模糊控制
2. 定义: 模糊集合与隶属函数
设给定论域Ｘ，其上的一个模糊子集A是指：
第二章 模糊控制
2) 连续形式:
令X = R + 为人类年龄的集合,
模糊集合 B = “年龄在50岁左右”则表示为:
图示:
B {x, B(x)| xX}
式中：
B(x)
1(
1 x 50)4
10
1
10.09.2020
10.09.2020
课程名：智能控制 教 师： 刘国栋
7
第二章 模糊控制
课程名：智能控制 教 师： 刘国栋
§2-2 模糊集合与模糊推理
2.2.1 模糊集合
1. 模糊集合和隶属函数 集合：具有某种特定属性的对象的全体。 论域: 被讨论的全部对象叫论域。 精确集合（非此即彼）： A={X|X>6}
精确集合的隶属函数：
课程名：智能控制 教 师： 刘国栋
第二章 模糊控制
第二章 模糊逻辑控制
§2-1 模糊控制的基本概念
２.1.１模糊控制与智能控制 模糊控制也是智能控制的一个十分活跃的研究与应用
领域。Zadeh于1965年提出的模糊集合成为处理现实世界 各类物体的方法。此后，对模糊集合和模糊控制的理论研 究和实际应用获得广泛开展。模糊控制是一类应用模糊集 合理论的控制方法。模糊控制的价值可从两个方面来考虑：
0＜ A(x)＜1， x 在 A(x) 的程度上属于A；
A(x)＝1， x 完全属于A；
A(x)＝0， x 完全不属于A。
10.09.2020
11
第二章 模糊控制
课程名：智能控制 教 师： 刘国栋
论域的二种形式：
1）离散形式（有序或无序）： 举例：X={上海 北京 天津 西安}为城市的集合。 模糊集合 C = “对城市的爱好”可以表示为： C = {(上海,0.8),(北京,0.9), (天津,0.7),(西安,0.6)}
制规则，设计中不需建立被控对象的精确数学模型
，控制机理和策略易于接受与理解，设计简单，便
于应用。
2）由工业对象的定性认识出发，比较容易建立
语言控制规则，非常适用于数学模型难以获取、动
态特性不易掌握的被控对象。
3）是基于启发性知识及语言决策规则设计的，
有利于模拟人工控制的过程和方法，增强控制系统
的适应能力，使之具有一定的智能水平。
又：X = {0 1 2 3 4 5 6}为一个家庭可拥有自行车数目 的集合
模糊集合 C = “合适的可拥有的自行车数目”
C = {(0,0.1),(1,0.3),(2,0.7),(3,1.0),(4,0.7),(5,0.3),(6,0.1)}
10.09.2020
12
课程名：智能控制 教 师： 刘国栋
一方面，模糊控制提出一种新的机制用于实现基于知 识（规则）甚至语义描述的控制规律。
另一方面，模糊控制为非线性控制器提出一个比较容 易的设计方法，尤其是当受控装置（对象或过程）含有不 确定性而且很难用常规非线性控制理论处理时，更是有效。
10.09.2020
1
课程名：智能控制 教 师： 刘国栋
第二章 模糊控制
发展。
模式识别、人工智能、社会学、经济学；
生产过程自动控制－－模糊控制工程。
10.09.2020
3
第二章 模糊控制
３．自然界存在的模糊现象
课程名：智能控制 教 师： 刘国栋
天气冷热
雨的大小
风的强弱
人的胖瘦 10.09.2020
年龄大小
个子高低4
第二章 模糊控制
课程名：智能控制 教 师： 刘国栋
２.1.3 传统控制与模糊控制的区别与特点
２.1.2 模糊概念
１．模糊逻辑的形成
模糊现象客观存在于人类思维、社会现象和自然 现象之中。
为描述这类现象而产生模糊数学。
1965年Zadeh 创立了模糊集合论，提出隶属函数 概念，运用数学方法来描述模糊概念；
模糊逻辑是建立在模糊集合基础上的。
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，是一种精确解决 不精确不完全信息的方法，其最大特点是可以比较自 然地处理人的概念。
4）鲁棒性强，干扰和参数变化对控制效果的影
响被大大减弱，尤其适合于非线性、时变及纯滞后
系统的控制。 10.09.2020
6
第二章 模糊控制
2.1.4 模糊控制方法的研究现状
1.简单模糊控制器的缺陷： 1）精度不太高 2）自适应能力有限 3）易产生振荡现象
2.模糊控制方法的研究现状： 1） Fuzzy—PID复合控制 2）参数自整定模糊控制 3）模型参考自适应模糊控制 4）自组织模糊控制 5）具有自学习功能的模糊控制 6）多变量模糊控制
１．传统控制
经典控制理论 现代控制理论
精确数学模型
但许多对象和过程常具有非线性、时 变性、多结构、多层次、多因素、及各种 不确定性、难于建立精确的数学模型。
10.09.2020
5
课程名：智能控制 教 师： 刘国栋
第二章 模糊控制
２．模糊控制的一些突出特点：
1）是一种基于规则的控制，直接采用语言型控
10.09.2020
2
第二章 模糊控制
课程名：智能控制 教 师： 刘国栋
２．客观世界的不确定性
模糊性：事物本身性态和类属的不确定性，
“性”；
随机性：事件是否发生的不确定性，“量”。
概率论研究随机性。必然→偶然。
模糊数学研究模糊性。精确→模糊。
模糊随机事件。
20世纪70年代后，模糊数学在各领域中广泛
对 x X ， 都 指 定 了 一 个 数 A ( x ) 0 , 1 与 x 对 应 。
这意味着作了一个映射mA mA：X→[ 0, 1 ] x → mA(x)
这个映射称为模糊子集 A 的隶属函数。 0≤mA(x) ≤1，表示Ｘ中的元素 x 对 A 的
隶属程度，称为隶属度，简记为 A ( x ) 。