计算机控制技术第6章 先进控制技术

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第六章 先进控制技术控制技术中的模糊控制技术、神经网络控制技术、 控制技术中的模糊控制技术、神经网络控制技术、专家控 制技术和预测控制技术。先进控制技术主要解决传统的、 制技术和预测控制技术。先进控制技术主要解决传统的、经典 的控制技术所难以解决的控制问题， 的控制技术所难以解决的控制问题，代表着控制技术最新的发 展方向，并且与多种智能控制算法是相互交融、 展方向，并且与多种智能控制算法是相互交融、相互促进发展 的。

6.1 模糊控制技术 6.2 神经网络控制技术 6.3 专家控制技术 6.4 预测控制技术 6.5 其它先进控制技术

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经典控制理论PID控制和直接数宁控制对解决一般控制和线 经典控制理论PID控制和直接数宁控制对解决一般控制和线 性定常系统问题十分有效。但是，在许多控制系统中，一些复 杂被控对象(或过程) 杂被控对象(或过程)的特性很难用一般的物理或化学规律来描 述，也没有适当的测试手段进行测试，并为具建立数学模型。 对于这类被控对象(或过程) 对于这类被控对象(或过程),用传统控制理论或现代控制理论 很难取得满意的控制效果。然而，这类被控对象(或过程) 很难取得满意的控制效果。然而，这类被控对象(或过程)在人 工操作下却往往能正常运行，并达到一定预期的效果。 人的手动控制策略是通过操作者的学习、试验及长期经验积 累而形成的，它通过人的自然语言来叙述，例如，用自定性的、 不精确的及模糊的条件语句来表达：若炉温偏高，则减少燃料： 若蓄水塔水位偏低，则加大进水流量；若燃烧废气中含氧量偏 向，则减小助燃风量等。 由于自然语言具有模糊性，所以，这种语言控制也被称为模 糊语言控制，简称模糊控制。

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6.1 模糊控制技术“较少”、“较多”、“小一些”、“很少”等模糊语言来进行描述 较少” 较多” 小一些” 很少” 和控制问题。 和控制问题。 模糊”是人类感知万物、获取知识、思维推理、 “模糊”是人类感知万物、获取知识、思维推理、决策实施的重要特 模糊” 清晰”所拥有的信息容量更大，内涵更丰富， 征。“模糊”比“清晰”所拥有的信息容量更大，内涵更丰富，更符合客 观世界。 观世界。 模糊控制理论是由美国著名学者加利福尼亚大学教授L.A.Zadeh L.A.Zadeh于 模糊控制理论是由美国著名学者加利福尼亚大学教授L.A.Zadeh于1965 年首先提出，它以模糊数学为基础， 年首先提出，它以模糊数学为基础，用语言规则表示方法和先进的计算机 技术，由模糊推理进行决策的一种高级控制策略， 技术，由模糊推理进行决策的一种高级控制策略

,而且发展至今已成为人 工智能领域中的一个重要分支。 工智能领域中的一个重要分支。 1974年 英国伦敦大学教授E.H.Mamdani研制成功第一个模糊控制器， E.H.Mamdani研制成功第一个模糊控制器 1974年，英国伦敦大学教授E.H.Mamdani研制成功第一个模糊控制器， 充分展示了模糊控制技术的应用前景。 充分展示了模糊控制技术的应用前景。

6.1.1 模糊控制的数学基础 6.1.2 模糊控制原理 6.1.3 模糊控制器设计

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6.1.1 模糊控制的数学基础1. 模糊集合 有许多概念，如大、 热等， 有许多概念，如大、小、冷、热等，都没有明确的内涵和 外延，只能用模糊集合来描述；叫做模糊集合。 外延，只能用模糊集合来描述；叫做模糊集合。 有的概念具有清晰的内涵和外延，叫作普通集合( 有的概念具有清晰的内涵和外延，叫作普通集合(或经典集 合)。 如果把模糊集合的特征函数称为隶属函数， 如果把模糊集合的特征函数称为隶属函数，记作 (x),表 A 的程度。 示元素属于模糊集合A的程度。 由隶属函数来表征， 区间内连续取值。 由隶属函数来表征，在〔0,1〕区间内连续取值。 A(x)的大小反映了元素x 对于模糊集合A 的隶属程度。 的隶属程度。

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2.模糊集合的运算 (1)相等 相等： 相等， (1)相等：x∈U ,都有A(x) = B (x) ,则称A与B 相等，记 作 A= B。 的补集， (2)补集 补集： (2)补集： x∈U ,都有 B (x) =1 A(x) ,则称B是A 的补集，记 作 B = A。 ) (3)包含 包含： (3)包含： x∈U 都有 A(x) ≥ B (x,则称A包含B,记作 A B , 。 (4)并集 并集： (4)并集：x∈U 都有 C (x) = m A(x), B (x)} = A(x) ∪B (x) , , ax{ 的并集， 则称C是A与B的并集，记作 C = A∪ B 。 in{ (5)交集 交集： (5)交集：x∈U 都有 C (x) = m A (x), B (x)} = A(x) ∩ B (x), , 的交集， 则称C是A与B的交集，记作 C = A∩ B 。

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xRy

3.模糊关系 3.模糊关系 (1)关系 关系： (1)关系：描写事物之间联系的数学模型 的普通关系， ① R为由集合X到集合Y的普通关系，则对任意都只能有以下两种 情况： 有某种关系， 情况： x与y有某种关系，即 xRy ; 与无某种关系， x或y与无某种关系，即 xRy ; 直积集： 中各取出一元素排成序对， ②直积集：在集X与集Y中各取出一元素排成序对，所有这样序对 的直积集(也称笛卡尔乘积集) 的集合叫做X和Y的直积集(也称笛卡尔乘积集),记为

X ×Y = [( x, y) x ∈ X, y ∈Y]

R集是X和Y的直积集的一个子集③几个常见的关系 自返性(同族关系) 对称性(兄弟关系和朋友关系)和传递性( 自返性(同族关系) 、对称性(兄弟关系和朋友关系)和传递性(兄 弟关系和朋友关系) 弟关系和朋友关系)。父子关系？ 具有自返性和对称性的关系称为相容关

系， 具有自返性和对称性的关系称为相容关系，具有传递性的相容 关系称为等价关系。 关系称为等价关系。 (2)模糊关系 (2)模糊关系 模糊关系也有自返性、对称性、传递性等关系。 模糊关系也有自返性、对称性、传递性等关系。

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(3)模糊矩阵 (3)模糊矩阵 模糊矩阵的一般形式为

a11 a A = 21 am1

a12 a22 am2

a1n a2n amn

1 其中 0 ≤ aij ≤1, ≤ i ≤ m 1 ≤ j ≤ n,矩阵A可记为 A= (aij ) 。 ,矩阵中的 aij 表示集合X中第i个元素和集合Y中第j个元素隶 属于模糊关系 R 的程度，记为 R(x,y)

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对于模糊矩阵，有下面四种预算： ①并：cij=max〔aij,bij〕=aij∨bij =max〔 ②交：cij=min〔aij,bij〕=aij∧bij =min〔 ③补：〔1-aij〕 ④乘：

Cij=max{min〔aik,bkj〕}=∨〔aik∧bkj〕 =max{min〔 =∨〔

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4.模糊逻辑二值逻辑：建立在取真“ 和取假“ ⑴二值逻辑 ： 建立在取真 “ 1”和取假“ 0”二值基础上的数 理逻辑，是计算机科学的基础理论。 理逻辑，是计算机科学的基础理论。 ⑵ 模糊逻辑： 模糊逻辑的真值x 在区间〔0,1〕 中连续取值， 模糊逻辑： 模糊逻辑的真值 x 在区间 〔 中连续取值， 越接近1 说明真的程度越大。 x越接近1,说明真的程度越大。 模糊逻辑是二值逻辑的直接推广，因此， 模糊逻辑是二值逻辑的直接推广，因此，模糊逻辑是无限 多值逻辑，也就是连续值逻辑。 多值逻辑 ， 也就是连续值逻辑 。 模糊逻辑仍有二值逻辑的逻辑 析取) 逻辑交(合取) 逻辑补(否定)的运算。 并(析取)、逻辑交(合取)、逻辑补(否定)的运算。

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5.模糊推理应用模糊理论， 应用模糊理论，可以对模糊命题进行模糊的演绎推理和归 …… 此处隐藏：3392字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……