智能控制技术(第三章) 答案

3-1 模糊逻辑控制器由哪几部分组成？各完成什么功能？
答：模糊控制系统的主要部件是模糊化过程、知识库（数据库和规则库）、推理决策和精确化计算。

1、模糊化过程 模糊化过程主要完成：测量输入变量的值，并将数字表示形式的输入量转化为通常用语言值表示的某一限定码的序数。

2、知识库 知识库包括数据库和规则库。

1）、数据库 数据库提供必要的定义，包含了语言控制规则论域的离散化、量化和正规化以及输入空间的分区、隶属度函数的定义等。

2）、规则库 规则库根据控制目的和控制策略给出了一套由语言变量描述的并由专家或自学习产生的控制规则的集合。

它包括：过程状态输入变量和控制输出变量的选择，模糊控制系统的建立。

3、推理决策逻辑 推理决策逻辑是利用知识库的信息模拟人类的推理决策过程，给出适合的控制量。

（它是模糊控制的核心）。

4、精确化过程 在推理得到的模糊集合中取一个能最佳代表这个模糊推理结果可能性的精确值的过程称为精确化过程。

{模糊控制器采用数字计算机。

它具有三个重要功能：
1） 把系统的偏差从数字量转化为模糊量（模糊化过程、数据库两块）； 2） 对模糊量由给定的规则进行模糊推理（规则库、推理决策完成）； 3）把推理结果的模糊输出量转化为实际系统能够接受的精确数字量或模拟量（精确化接口）。

3-2 模糊逻辑控制器常规设计的步骤怎样？应该注意哪些问题？ 答：常规设计方法设计步骤如下：
1、 确定模糊控制器的输入、输出变量
2、 确定各输入、输出变量的变化范围、量化等级和量化因子
3、 在各输入和输出语言变量的量化域内定义模糊子集。

4、 模糊控制规则的确定
5、 求模糊控制表 3-3 已知由极大极小推理法得到输出模糊集为：0.30.810.50.1
12345
C =
++++
-----.试用重心法计算出此推理结果的精确值z 。

重心法
重心法 是取模糊隶属度函数的曲线与横坐标围城面积的重心为模糊推理最终输出值。

连续：0()()v V
v
V
v v dv
v v dv
μμ=
⎰⎰ 离散：101
()
()
m
k
v
k
k m
v
k
k v v v v μμ===
∑∑
采用离散重心法：
101
()
()
0.3(1)0.8(2)1(3)0.5(4)0.1(5)0.30.810.50.1
0.3(1)0.8(2)1(3)0.5(4)0.1(5)2.7
=-2.7407m
k
v
k
k m
v
k
k v v v v μμ===
⨯-+⨯-+⨯-+⨯-+⨯-=
++++⨯-+⨯-+⨯-+⨯-+⨯-=
∑∑
3-5 设在论域(){42024}e =--误差，，，，和控制电压{024,6,8}u =，，上定义的模糊子集的隶
属度函数分别如图3-21、图3-22所示。

已知模糊控制规则:
规则1： 如果误差e 为ZE ，则u 为ZE ； 规则2： 如果误差e 为PS ，则u 为NS ；
试应用玛达尼推理法计算当输入误差0.6e =时，输出电压u =？（精确化计算采用重心法） 解：
根据输入和输出变量的个数，所需规则的最大数目。

由于 规则1： 如果误差e 为ZE ，则u 为ZE ； 规则
2： 如果误差e 为PS ，则u 为NS ； 控制规则表
解：
1） 模糊化过程
当输入误差e 为0.6，
看图1，0.6e =，正小u1=0.7 零
u2=0.3
2） 模糊逻辑推理
根据已知模糊控制规则：
规则1： 如果误差e 为ZE ，则u 为ZE ； 规则2： 如果误差e 为PS ，则u 为NS ；
对应规则库对应规则1：误差e 为ZE 的隶属度是0.7，那么u 为ZE 的隶属度0.7μ= 对应规则2：误差e 为PS 的隶属度是0.3，那么u 为NS 的隶属度0.3μ= 3） 精确化计算： 重心法
输出的电压u 为
0.6
2.6
3.4
4.662
00.6 2.6 3.4 4.60.6 2.6 3.4 4.6600.6 2.6 3.4 4.6()()1260.30.7()222126
0.30.7()2228.06 2.42003.3306
U
u U
u u udu u u du
u u u du udu udu udu udu u u udu du du du du μ
μ
=
--++++-=--++++-=
=⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰ 输出电压为3.3306。