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1、会计学 1模糊控制及应用(yngyng)第一页，共175页。基于(jy)模糊推理的智能控制系统1 1 引言 引言2 2 模糊集合及其运算 模糊集合及其运算3 3 模糊关系与模糊关系合成 模糊关系与模糊关系合成4 4 模糊语言 模糊语言(y(y yn)yn)变量与模糊语句 变量与模糊语句5 5 模糊推理 模糊推理6 6 模糊控制器的工作原理 模糊控制器的工作原理7 7 模糊控制应用实例 模糊控制应用实例第1页/共175页第二页，共175页。1 引言(ynyn)1.1 模糊控制理论(lln)的产生和发展1.2 模糊控制的概念和特点第2页/共175页第三页，共175页。控制系统(kn zh x tn
2、)简介 控制系统的基本结构可分为：开环控制系统 闭环控制系统 它们以被控(bi kn)对象的状态变量是否引入负反馈到控制器来予以区分。第3页/共175页第四页，共175页。输出量 控制(kngzh)装置被控(bi kn)对象给定(i dn)值开环控制系统 适用于控制对象变化缓慢，不能建立系统数学模型的，控制精度要求不高的场合。开环控制系统n n 按给定值操纵的开环控制第4页/共175页第五页，共175页。闭环控制系统(xtng)从被控对象(duxing)检测出状态变量值，并以此检测值与目标期望值（给定值）进行比较，以偏差值作为控制器的输入量，由控制器按某种数学模型进行运算后的结果，作为控制量。
3、第5页/共175页第六页，共175页。闭环控制系统(xtng)是负反馈系统(xtng)控制量显示打印 显示打印被控对象 被控对象控制器 控制器反馈量给定值偏差信号 e比较器+-输 输出 出信 信号 号 u u第6页/共175页第七页，共175页。传统控制(kngzh)方法的局限性 若用计算机实现传统控制方法：A.首先要设定控制目标值。B.根据被控对象的特性变化和环 境变化，通过负反馈原理，不断(bdun)进行调节,以跟踪所设定的目标值。C.设计一个满足控制目标的控制 器，必须要有数学模型。实际实现很困难，特别是对复杂的非线性系统和多因素的时变系统。第7页/共175页第八页，共175页。随着系统
4、(xtng)复杂程度的提高，将难以建立系统(xtng)的精确数学模型和满足实时控制的要求。人们希望探索一种除数学模型以外(ywi)的描述手段和处理方法。例如(lr)：骑自行车水箱水温控制1.1模糊控制理论的产生和发展第8页/共175页第九页，共175页。模糊控制就是模仿人的控制过程，其中(qzhng)包含了人的控制经验和知识。模糊控制方法既可用于简单的控制对象，也可用于复杂的过程。模糊控制以模糊集合论作为数学(shxu)基础。1965年美国教授(jioshu)首先提出了模糊集合的概念。1974年英国教授)首先将模糊集合理论应用于加热器的控制。1.1 模糊控制理论的产生和发展第9页/共175页第
5、十页，共175页。模糊控制的主要(zhyo)应用领域p航空航天p无人驾驶车辆p生产调度系统(xtng)p能源生产系统(xtng)p过程控制系统(xtng)p机器人第10页/共175页第十一页，共175页。中国批准 中国批准863 863高技术计划，包括自动化领域 高技术计划，包括自动化领域(ln(ln y)y)的计算机集成制造系统和智能机器人两个主题 的计算机集成制造系统和智能机器人两个主题(1986)(1986)。模糊控制的主要(zhyo)应用领域第11页/共175页第十二页，共175页。日本 日本SONY SONY公司 公司(n s)(n s)二足步行机械人 二足步行机械人SDR-4X(2
6、002)SDR-4X(2002)日本 日本(r(r bn)bn)安 安川公司 川公司娱乐机 娱乐机械狗 械狗(2001)(2001)模糊控制的主要(zhyo)应用领域第12页/共175页第十三页，共175页。模糊控制的主要(zhyo)应用领域第13页/共175页第十四页，共175页。1.2 模糊控制的概念(ginin)和特点 模糊控制(Fuzzy control)是指模糊理论在控制技术上的应用。用语言变量代替数学变量或两者结合应用;用模糊条件语句来刻画(khu)变量间的函数关系;用模糊算法来刻画(khu)复杂关系，模拟人类学习和自适应能力。第14页/共175页第十五页，共175页。模糊逻辑(l
7、u j)控制方法 把模糊数学理论应用于自动控制领域，从而产生的控 把模糊数学理论应用于自动控制领域，从而产生的控制方法称为模糊控制方法。制方法称为模糊控制方法。传统控制依赖于被控 传统控制依赖于被控(bi kn(bi kn)系统的 系统的 数学模型；数学模型；模糊逻辑控制依赖于被控 模糊逻辑控制依赖于被控(bi kn(bi kn)系统的 系统的 物理特性。物理特性。第15页/共175页第十六页，共175页。优 点 A.无需预先知道被控对象的精确数学模型；B.容易学习(xux)和掌握模糊逻辑控制方法（规则由人的经验总结出来、以条件语句表示）；C.有利于人机对话和系统知识处理（以人的语言形式表示控
8、制知识）。第16页/共175页第十七页，共175页。2 模糊(m hu)集合及其运算2.1 经典集合2.2 模糊集合2.3 模糊性与随机性2.4 模糊集合表示方法2.5 其它模糊集合的概念2.6 隶属(lsh)函数2.7 模糊集合的基本运算第17页/共175页第十八页，共175页。模糊(m hu)集合与经典集合n n 经典集合-描述(mio sh)清晰概念n n 模糊集合描述(mio sh)不确定的概念康托（1845年1918年），德国数学家把若干确定的有区别的（不论是具体(jt)的或抽象的）事物合并起来，看作一个整体，就称为一个集合，其中各事物(对象)称为该集合的元素。属于不属于第18页/共
9、175页第十九页，共175页。2.1 经典(jngdin)集合1.1.基本概念 基本概念论域 论域：当讨论某个概念的外延或考虑某个问题：当讨论某个概念的外延或考虑某个问题的议题时，总会圈定一个讨论的范围 的议题时，总会圈定一个讨论的范围(fnwi)(fnwi)，这个范围，这个范围(fnwi)(fnwi)称为论域。称为论域。元素：论域中的每个对象称为元素。元素：论域中的每个对象称为元素。集合：在某一论域中，具有某种特定属性的对 集合：在某一论域中，具有某种特定属性的对象的全体成为该论域中的一个集合。象的全体成为该论域中的一个集合。第19页/共175页第二十页，共175页。相互关系的常用符号(fh
10、o)有：表示元素属于集合，表示元素不属于集合，表示集合中的所有元素 表示集合中存在元素2.1 经典(jngdin)集合第20页/共175页第二十一页，共175页。2普通集合的表示方法(1)列举法 例如：“小于10的正奇数(j sh)的集合”记为1，3，5，7，9。(2)定义法 例如：是5的整数倍(3)特征函数法例如:2.1 经典(jngdin)集合第21页/共175页第二十二页，共175页。3几种特殊的集合全集是包含论域中的全部元素的集合，记为 空集是不包含任何元素的集合，记为 A是B 的一个(y)子集，记作，或集合的幂集，是由集合的所有子集构成的集合 2.1 经典(jngdin)集合第22页
11、/共175页第二十三页，共175页。4.普通集合(jh)的基本运算n n 并运算 并运算(yn sun)(yn sun)交运算 交运算(yn sun)(yn sun)n n 补运算 补运算(yn sun)(yn sun)2.1 经典(jngdin)集合第23页/共175页第二十四页，共175页。差运算(yn sun)集合的直积A-B B2.1 经典(jngdin)集合第24页/共175页第二十五页，共175页。例:设，则直积2.1 经典(jngdin)集合第25页/共175页第二十六页，共175页。5.5.普通集合运算 普通集合运算(yn sun)(yn sun)的基本性质 的基本性质1)1)
12、交换律 交换律2)2)结合律 结合律 3)3)分配律 分配律 2.1 经典(jngdin)集合第26页/共175页第二十七页，共175页。4)幂等律5)同一律(yl)6)零一律(yl)7)补余律（互补律）2.1 经典(jngdin)集合第27页/共175页第二十八页，共175页。8)吸收(xshu)律9)德摩根律10)双补律（复原律或称双重否定律）2.1 经典(jngdin)集合第28页/共175页第二十九页，共175页。6.6.集合集合(jh)(jh)的直积的直积由两个集合 和 各自(gz)的元素，构成的序偶 的集合，称为集合的直积，记作 2.1 经典(jngdin)集合第29页/共175页
13、第三十页，共175页。7.二元关系 如果(rgu)对集合中的元素之间搭配加以某种限制，则满足此限制的所有序偶 构成的集合是直积中的一个子集。定义 设 和 是两个非空集合，集合 和 的直积 的一个子集 称为 到 的一个二元关系，简称关系。2.1 经典(jngdin)集合第30页/共175页第三十一页，共175页。8.关系矩阵 关系 可用关系矩阵来表示。关系矩阵的第 行第 列上的元素(yun s)按如下定义 2.1 经典(jngdin)集合第31页/共175页第三十二页，共175页。模糊性总是伴随复杂性而出现的，复杂性意味着因素的多样性，联系的多样性。事物的普通(ptng)联系造成了事物的复杂性和模糊性。模糊性也起源于事物的发展变化性，变化性就是不确定性。过渡阶段的事物表现为从属于到不属于的变化过程的渐进性。2.2 模糊(m hu)集合第32页/共175页第三十三页，共175页。模糊(m hu)概念天气(tinq)冷热雨的大小(dxio)风的强弱人的胖瘦年龄大小 个子高低第33页/共175页第三十四页，共175页。日常生活中的成年人、青年人、高个子、冷与热等等都是一些(yxi)不分明的模糊的概念，对这样的概念，传统的集合论显得无能为力，因此，美国控制论专家于1965年提出了模糊集合用以描述模糊概念。2.2 模糊(m hu)集合第34页/共175页第三十五页，共175页。