4.6 Sugeno模糊模型.ppt

1、2012-10-15、上海应用技术学院2013研智能控制、第6节Sugeno模糊模型、6.1 Sugeno模糊模型传统的模糊系统是Mamdani模糊模型，输出是模糊量。 Sugeno模糊模型输出成员资格函数可以是常数或线性函数，其函数形式与Mamdani模型的不同在于： (1)输出变量是常数或线性函数，以及(2)输出变量是常数或线性函数。 (2)输出是正确的量。 2012-10-15、上海应用技术学院2013研智能控制、Mamdani模糊推理特征：输出为模糊量明了化处理明了量。 工艺复杂恣意，不便用数学方法分析模糊量。 1985年，日本学者Takagi和Sugeno提出了一种新的模糊推理模型t

2、-s型模糊推理模型。 2012-10-15，上海应用技术学院2013研智能控制，6.1.1双输入，单输出系统的T-S型模糊推理模型1，T-S型模糊推理Mamdani型模糊推理：大前提： ifx1isa1and then u is U小前提： x1ii 结论：如果u is U*系统局部线性且能够进行分段控制，则大前提： if x1 is A1 and x2 is A2，能够改造为thenu=f ()的x2)小前提： x1 is A1* and x2 is A2*结论： u=f(x1*，x2*)f(x1， x2)的类型采用x1和x2的线性函数时，这个推论被称为t-，2012-10-15，上海应用技

3、术学院2013研智能控制，2，T-S型模糊推论系统输出函数f(x1，x2)的两种形式0次T-S型模糊推论： if x1is a 1 其中： A1、A2 -F集合k、p、q、r-常数(基于系统的大量输入输出数据进行鉴定)校正运算系统输出u的两种方法使用n条模糊规则，即， 零阶T-S模糊推理： ri 3360 if x1is a1I和x2is a2I、云端ui=ki一阶T-S模糊推理： ri 3360 if x1is a1I和x2is a2I、云端ui=pix1q、2012-10-15、上海应用加权加法(简称wtsum )设第I条规则输出的结果为ui，其权重为wi，总输出如下： wi-第I条规则为

4、总输出的上海应用技术学院2013研智能控制，修正各规则的权重wi的两个方法是调节各规则的权重，因此通常在实际的补正算中，总是取认定权重Ri=1。 设第I条规则的权重为wi，采取小法积法，2012-10-15，上海应用技术学院2013研究智能控制，如：根据某个非线性系统的输入输出的大量实测数据，确定记述它的三个T-S模糊规则，分别为R1，R2 r3:两个if x2is MF 4天线y3=3x 2。 其中模糊集合mf1、mf2、mf3、mf4的成员函数可全部视为简单的线性且分别为mf1(x)=1-x/16。 mf2(x)=x/60； mf3(x)=1-x/8。 测量mf4(x)=3x/40x1=1

5、2且x2=5时，最终输出量u为多少？ 2012-10-15，上海应用技术学院2013研究智能控制，解：根据问题设定，x1=12且x2=5时r1: MF1(12 )=1- 12/16=0. 25 MF3(5)=1-5/8=0. 375 y1=x1x2=115=15系统通过加权加法(wtsum )校正的总输出为：设小法w1=MF1(12 ) MF3(5)=0. 250.375=0. 25 w2=MF2(12 )=0.2w3=MF 3的2012-10-15，上海应用技术学院2013研究智能控制，乘法w1=mff 3 w2=mf2(12)=0.2。 w3=mf4(5)=0.375的总输出采用u2=w1

6、* y1w2* y2* w3* y3=0. 09375 * 17.2 * 24.375 * 1512.0188的加权平均法。 w2=0.2； w3=0.375的总输出通过乘法w1=0.09375； w2=0.2； w3=0.375的总输出通过不同的方法校正的结果不同： u1=14.675、u2=12.018、u3=17.7878、u4=17.972，取该值取决于具体的情况。2012-10-15、上海应用技术学院2013研智能控制、6.2 Sugeno模糊模型的设定修正设定输入及将它们模糊化为小、大两个模糊量。 输出是输入的线性函数，模糊规则是： 2012-10-15，上海应用技术学院2013研

7、智能控制，仿真设定修正：根据上述规则设定修正一个双输入，单输出的Sugeno模型，可以观察输入输出从属函数曲线。 模拟结果如图所示。 模拟程序： chap4_8.m模拟，2012-10-15，上海应用技术学院2013研智能控制，图Sugeno模糊推理系统的输入所属函数曲线，2012-10-15，上海应用技术学院2013研智能上海应用技术学院2013 第七节基于Sugeno模糊模型的倒立摆模糊控制7.1当倒立摆模型的局部线性化倒立摆的摆角和摆速小时，其模型可以线性化，实现基于Sugeno模糊模型的倒立摆模糊控制。 倒立摆的动力学方程是，2012-10-15，上海应用技术学院2013在智能控制下，

8、其中表示摆和垂直线的夹角，表示摆的摆角速度，以重力加速度，倒立摆的质量，以摆的长度，台车的质量。 偏航角和偏航速度小时。 对倒立摆模型进行了平面局部线性化，倒立摆的动力学方程可以近似为：2012-10-15，上海应用技术学院2013研智能控制，7.2仿真例倒立摆残奥计。 倒立摆的动力学方程式可以表示为如下的状态方程式。 Sugeno模糊模型规则：2012-10-15、上海应用技术学院2013研智能控制、选择所需的闭环极点、采用的反馈控制、极点配置函数place(A、b、p )可以使用三角隶属函数进行摆动偏转角初始状态运行仿真程序chap4_9.m，图示了倒立摆偏转角角速度控制输出信号和模糊输入

9、成员资格函数曲线的仿真结果。 模糊电子技术在2012-10-15、上海应用技术学院2013研智能控制、第8节模糊控制的应用1模糊控制家电中的应用模糊电子技术是21世纪的核心技术，模糊家电是模糊电子技术最重要的应用领域。 所谓模糊家电，就是基于人的经验，在电脑和芯片的控制下，能够模仿人的思考操作的家电产品。 一些典型的模糊家电产品有： (1)模糊电视机可以根据室内光的强弱自动调整电视机的亮度，根据人与电视机的距离自动调整音量，同时自动调整电视机的色度、鲜明度和对比度。 2012-10-15，上海应用技术学院2013研究智能控制，1990年3月，日本三洋公司开发了采用模糊技术的彩电，可根据室内亮度

10、和视听距离，自动调节电视机的对比度，确保在各种条件下获得最佳视听效果。 (2)模糊空调模糊空调可以灵敏地控制室内温度。在日本，开发了通过红外线传感器识别房间信息(人数、温度、大小、门开关等)，快速调整室内温度，提高舒适感的模糊空调。 (3)模糊微波炉日本夏普公司制RE-SEI型微波炉，测量食品的重量、高度、形状和温度等，利用这些信息，自动选择化霜、再热、烤物和对流四种工作方式，内置自动决定烹调时间的传感器。 2012-10-15，上海应用技术学院2013研智能控制，(4)模糊洗衣机以中国制造的天鹅模糊控制全自动洗衣机为例，能够自动识别洗涤物的重量、质量、污染的性质和程度，能够利用模糊控制技术选

11、择合理的水位、洗涤时间、水流程序等(5) f 松下发布了一款模糊控制电动剃须刀，利用传感器分析了胡子的生长情况和脸部轮廓，自动调整了剃刀，选择了最佳剃刀速度。 2012-10-15、上海应用技术学院2013研智能控制、2模糊控制在过程控制中的应用(1)工业炉方面：例如退火炉、电弧炉、水泥窑、热风炉、煤粉炉的模糊控制。 (2)石化面：蒸馏塔的模糊控制、废水pH修正机模糊控制系统、污水处理系统的模糊控制等。 (3)煤矿行业：选矿破碎过程的模糊控制、煤矿供水的模糊控制等。 (4)食品加工行业：甜菜生产过程的模糊控制、酒精发酵温度的模糊控制等。 2012-10-15、上海应用技术学院2013研智能控制

12、、3模糊控制集装箱起重机的模糊控制、空间机器人柔性臂动力学的模糊控制、单片机温度模糊控制、交流跟踪系统的模糊控制、高速伺服系统电梯群控系统多目标模糊控制、直流无刷电机调速的模糊、2012-10-15、上海应用技术学院2013研智能控制、1模糊控制发展的几个转折点自Zadeh提出模糊集合理论以来，模糊控制开始了其发展过程。 从历史发展看模糊控制发展的几个转折点如表414所示。 第九节模糊控制的发展概况，2012-10-15，上海应用技术学院2013研智能控制，表4-1模糊控制发展的转折点，2012-10-15，上海应用技术学院2013研智能控制，模糊控制主要有以下几个发展方向的单用模糊控制和单2

13、模糊控制的发展方向，2012-10-15，上海应用技术学院2013研智能控制，(2)自适应模糊控制自适应模糊控制可以自动修改和完善模糊控制规则，提高控制系统的性能。 具有自适应自学习能力，对非线性、大时滞、高阶的复杂系统有较好的控制效果。 (3)专家模糊控制专家模糊控制是专家系统技术与模糊控制相结合。 引入专家系统可以进一步提高模糊控制的智能水平。 专家模糊控制可以维持基于规则的方法和模糊集合处理的灵活性，并且可以组合专家系统技术的知识表示方法来处理更广泛的控制问题。 2012-10-15、上海应用技术学院2013研智能控制、(4)神经模糊控制模糊控制规则和所属函数的获取与确定是模糊控制中的“

14、瓶颈”问题。 神经模糊控制是一种基于神经网络的模糊控制方法。 该方法利用神经网络的学习能力获取和修正模糊控制规则和隶属函数。 (5)多变量模糊控制多变量模糊控制有多个输入变量和输出变量，适用于多变量控制系统。 多元耦合和维灾问题是多元模糊控制需要解决的重要问题。2012-10-15、上海应用技术学院2013研智能控制、3模糊控制面临的主要任务(1)模糊控制机制与稳定性分析、新型自适应模糊控制系统、专家模糊控制系统、神经网络模糊控制系统和多变量模糊现代控制理论、神经网络与模糊控制的相互耦合和相互渗透可构成模糊集成控制系统；(3)模糊控制在非线性系统应用中的模糊建模；(4)模糊规则的建立和推理算法的深入研究；(5)自学习模糊控制策略的改善传统模糊控制系统的稳定性(6)模糊控制芯片、模糊控制装置及通用模糊控制系统的开发及工程应用。 模糊电子技术在2012-10-15、上海应用技术学院2013研智能控制、第8节模糊控制的应用1模糊控制家电中的应用模糊电子技术是