智能控制技术概论 课件 3.3 模糊控制系统

模糊控制系统智能控制技术产品质量特性波动5MIE分析法智能控制技术模糊化过程定义与组成知识库构建内容模糊控制系统推理决策机制以及精确化计算产品质量特性波动5MIE分析法智能控制技术

模糊控制系统定义1模糊控制系统模糊控制系统5MIE分析法智能控制技术它由五个基本部分组成：模糊控制器、输入输出接口、执行机构、被控对象和测量装置。这与常规计算机控制系统的结构类似，但其核心——模糊控制器，是基于模糊逻辑推理的，特别适合于处理定性、非精确和非确定性的被控对象。定义5MIE分析法智能控制技术模糊控制系统在我们的日常生活中，经常需要根据几个输入变量和一组经验规则来决定输出。例如，在夏天根据温度和湿度来决定空调的模式和温度，这就是一个经典的模糊计算过程。5MIE分析法智能控制技术三个核心概念模糊化推理机制精确化模糊控制系统产品质量特性波动5MIE分析法智能控制技术

模糊化过程2模糊控制系统5MIE分析法智能控制技术关键步骤模糊控制系统模糊化过程是将测量输入变量的精确值转化为通常用语言值（如"偏大"、"适中"）表示的模糊子集的过程。在这个过程中，任何一个输入值都会对应一个特定的隶属程度。产品质量特性波动5MIE分析法智能控制技术

知识库3模糊控制系统模糊控制系统5MIE分析法智能控制技术数据库存放所有输入、输出变量所对应的论域以及这些论域上定义的全部模糊子集。它提供了模糊逻辑推理必要的所有基础数据。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、由专家经验产生的控制规则的集合。在建立控制规则时，需要解决状态变量的选择、控制变量的选择、规则类型的选择和规则数目的确定等问题。产品质量特性波动5MIE分析法智能控制技术

推理决策与精确化计算4模糊控制系统产品质量特性波动5MIE分析法智能控制技术推理决策是模糊控制器的核心工业控制系统的组成它采用特定的推理方法，将采样时刻的输入和模糊控制规则相结合，推导出模糊控制器的输出。通过模糊蕴涵规则、推理合成规则等不同定义和组合，可以得出丰富的推理结果。模糊控制系统5MIE分析法智能控制技术精确化计算方法最大隶属度函数法重心法加权平均法模糊逻辑推理

5MIE分析法智能控制技术最大隶属度函数法模糊逻辑推理简单地取所有规则推理结果的模糊集合中隶属度最大的元素作为输出值。即

若出现最大隶属度函数对应的输出值大于1个的时候，可以取最大隶属度输出的平均，即

5MIE分析法智能控制技术重心法模糊逻辑推理重心法是取模糊隶属度函数曲线与横坐标围成面积的重心为模糊推理终输出值，即对于具有m个输出量化等级的离散论域情况，有

5MIE分析法智能控制技术加权平均法模糊逻辑推理加权平均法的最终输出值是由下式决定的式中系数k_i会决定系统的响应特性，在模糊逻辑控制中，可以选择和调整该系数来改善系统的相应特性。当该系数k_i取为其隶属度函数值μ_v(v_i)时，加权平均法就转化为重心法。

5MIE分析法智能控制技术举例模糊逻辑推理在某仓库中，要求能够根据货物进入数量及出库数量决定控制设备的运行时间。在这里，输入变量是入库量和出库量，输出为运转时间。入库量的论域是[0，1000]，有3个模糊标记：小、中、大。出库量的论域是[0，2000]，有3个模糊标记：小、中、大。运行时间的论域是[0s，72000s]，有3个模糊标记：短、中、长。输入变量和输出变量对各模糊标记的隶属度函数如图所示。5MIE分析法智能控制技术举例模糊逻辑推理模糊控制规则如下表所示。

入库数量出库数量小中大小短中中中短中长大中长长现在假设该系统已经探知相关输入变量的取值：入库量=400，出库量=600。计算输出过程如下：（1）输入变量模糊化并激活相应规则（1）输入变量模糊化并激活相应规则表1入库量的隶属度模糊标记隶属度小0中0.55大0.85表2出库量的隶属度模糊标记隶属度小0中0.45大15MIE分析法智能控制技术举例模糊逻辑推理由于入库量对“小”的隶属度为0，且出库量对“小”的隶属度为0，故控制规则表内条件包含小入库量和小出库量的规则不被激活。有如下4条规则被激活：a.若入库量为大且出库量为中，则运转时间为长。b.若入库量为大且出库量为大，则运转时间为长。c.若入库量为中且出库量为中，则运转时间为中。d.若入库量为中且出库量为大，则运转时间为长。5MIE分析法智能控制技术举例模糊逻辑推理（2）计算模糊控制规则的强度这一步骤属于“推理方法”模块。采用不同的推理方法，此步骤也不相同。由于规则条件中连接两个条件的是“且”，故在此选用取最大值法确定四条规则的强度：规则a：入库量对“大”隶属度为0.85，出库量对“中”隶属度为0.45，max（0.85，0.45）=0.85规则b：入库量对“大”隶属度为0.85，出库量对“大”隶属度为1，max（0.85，1）=1规则c：入库量对“中”隶属度为0.55，出库量对“中”隶属度为0.45，max（0.55，0.45）=0.55规则d：入库量对“中”隶属度为0.55，出库量对“大”隶属度为1，max（0.55，1）=15MIE分析法智能控制技术举例模糊逻辑推理（3）确定模糊输出并去模糊化这一步骤属于“推理方法”和“去模糊化”模块。采用不同的推理方法，