智能控制技术课件模糊控制系统

机械结构力学及控制国家重点实验室
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3.1 模糊控制系统的组成
3.1.2 知识库 模糊控制规则的建立
专家经验法：通过对专家控制经验的咨询形成控制规则库。 采用“if-then”规则语言来表达经验。
观察法：观察操作人员的实际控制过程。 采用“if-then”规则语言来进行控制。
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3.1 模糊控制系统的组成
3.1.1 模糊化
模糊化的过程（举例说明：一个二维模糊控制器）
（1）确定输入、输出变量
输入：
e ; de
输出：
u
（2）量化因子和比例因子 基本论域： e —— [-emin, emax] de —— [-demin, demax] 将连续量离散化： 取X=[-n, -n+1, …, 0, 1, n-1, n] n: 档数
语言变量：E DE U 语言值：PB PM PS ZE NS NM NB 模糊子集: (三角分布，正态分布等)
μ E -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6
语言值
NB 1.0 0.7 0.3 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 NM 0.3 0.7 1.0 0.7 0.3 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 NS 0.0 0.0 0.3 0.7 1.0 0.7 0.3 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 ZE 0.0 0.0 0.0 0.0 0.3 0.7 1.0 0.7 0.3 0.0 0.0 0.0 0.0 PS 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.3 0.7 1.0 0.7 0.3 0.0 0.0 PM 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.3 0.7 1.0 0.7 0.3 PB 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.3 0.7 1
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3.1.1 模糊化
模糊化的过程（举例说明：一个二维模糊控制器）
（2）量化因子和比例因子
定义量化因子：
ke
n em ax
ke确定后，任何e值都可以转化为X上的某一元素。
x
2n emax emin
( x0
em a x
emin 2
)
x0：为实际的输入量 emax , emin：为输入量的变化范围 x：为转换后的离散量
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3.1.2 知识库 常用的模糊控制规则 ①单输入输出的一维FC
If x=A then y=B
n
模糊关系： R(a, b) Ai Bi
i 1
If x=A then y=B else y=C
（玛达尼推理）
模糊关系： R(a, b)
n
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3.1.2 知识库 模糊控制规则的建立
基于模糊模型：用语言描述建立对象的模糊模型，以便得 到模糊控制规则。
规律 3：如果Yn PS 且Un NS 那么Yn1 ZE
由规律3可得出一条控制规则： 如果 Yn-1 ZE 且Yn PS 那么U NS
自组织法：模糊控制规则能随着环境或对象的变化进行 修改。
3.1.1 模糊化 模糊化的过程（举例说明：一个二维模糊控制器）
（4）语言值的模糊子集 三角函数，正态分布函数等 μ(x)
NB NM NS ZE 1 PS PM PB
－6 －4 －2 0 2b 4 a6 d
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x
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3.1Biblioteka Baidu1 模糊化
模糊化的过程（举例说明：一个二维模糊控制器） （5）语言变量赋值表（离散）
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3.1 模糊控制系统的组成
3.1.1 模糊化 模糊化的过程（举例说明：一个二维模糊控制器）
（3）语言值的选取
正大—“PB” 正中—“PM” 正小—“PS” 零 —“ZE” 负小—“NS” 负中—“NM” 负大—“NB”
“PZ” “NZ”
一般取7~8个语言值
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3.1 模糊控制系统的组成
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3.1 模糊控制系统的组成
3.1.1 模糊化
模糊化的过程（举例说明：一个二维模糊控制器）
（2）量化因子和比例因子
定义量化因子：
n
kde demax
注： e 和de的连续值与其论域中的离散 值并不是一一对应。
定义比例因子：
ku
umax n
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3.1 模糊控制系统的组成
3.1.1 模糊化
模糊化的过程（举例说明：一个二维模糊控制器） 例：设偏差的基本论域为：[-2.0,2.0]，
当k时刻测得偏差为：e(k) = 1.2, 由量化公式得k时刻的偏差变化率的量化值为：
DE INT[ 2 6 (1.2 0)] 4 2.0 (2.0)
智能控制技术
模糊控制系统
吴义鹏 yipeng.wu@nuaa.edu.cn
南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室
主要内容
3. 模糊控制系统
3.1 模糊控制系统的组成
3.1.1 模糊化过程 3.1.2 知识库 3.1.3 推理决策过程 3.1.4 精确化过程
3.2 模糊控制系统的设计 3.3 模糊控制器的设计举例 3.4 上机练习
知识库包含了数据库和规则库
数据库存放所有输出输出变量的全部模糊子集的隶 属度矢量值。若论域为连续域，则为隶属度函数。
规则库用来存放全部模糊控制规则，在推理时为推 理机提供控制规则。模糊控制器的规则是基于专家 知识或手动操作经验来建立的，它是按人的直觉推 理的一种语言表示形式。通常由一系列的关系词连
接而成，如if、then、else、also、and、or等。
[( Ai Bi ) ( Ai Ci )]
查偏差的隶属度值表，得语言变量值为PM(正中)，对应的 模糊子集为：
DE PM 0.3 0.7 1 0.7 0.3 2 345 6
将此模糊子集作为k时刻的偏差变量的值送入推理机进行推 理判断。
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3.1 模糊控制系统的组成
3.1.2 知识库 知识库的定义