文档介绍：第六章先进控制技术
模糊控制技术
神经网络控制技术
专家控制技术
预测控制技术
其它先进控制技术
控制技术中的模糊控制技术、神经网络控制技术、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、经典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、相互促进发展的。
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)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),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)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。
模糊控制技术
模糊控制的数学基础
模糊控制原理
模糊控制器设计
“较少”、“较多”、“小一些”、“很少”等模糊语言来进行描述和控制问题。
“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。
,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,而且发展至今已成为人工智能领域中的一个重要分支。
1974年,,充分展示了模糊控制技术的应用前景。
模糊控制的数学基础
1. 模糊集合
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。
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,记作,表示元素属于模糊集合A的程度。
由隶属函数来表征,在〔0,1〕区间内连续取值。
的大小反映了元素x 对于模糊集合A 的隶属程度。
(1)相等: ,都有,则称A与B 相等,记作。
(2)补集: ,都有,则称B是A 的补集,记作。
(3)包含: ,都有,则称A包含B,记作。
(4)并集: ,都有,则称C是A与B的并集,记作。
(5)交集: ,都有,则称C是A与B的交集,记作。
(1)关系:描写事物之间联系的数学模型
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: x与y有某种关系,即 xRy ;
x或y与无某种关系,即 xRy ;
②直积集:在集X与集Y中各取出一元素排成序对,所有这样序对的集合叫做X和Y的直积集(也称笛卡尔乘积集),记为
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(兄弟关系和朋友关系)。父子关系?
具有自返性和对称性的关系称为相容关系,具有传递性的相容关系称为等价关系。
(2)模糊关系
模糊关系也有自返性、对称性、传递性等关系。
(3)模糊矩阵
模糊矩阵的一般形式为
其中, , ,矩阵A可记为。
矩阵中的表示集合X中第i个元素和集合Y中第j个元素隶
属于模糊关系
的程度,记为
对于模糊矩阵,有下面四种预算:
①并:cij=max〔aij,bij〕=aij∨bij
②交:cij=min〔aij,bij〕=aij∧bij
③补:〔1-aij〕
④乘: Cij=max{min〔aik,bkj〕}=∨〔aik∧bkj〕
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。
⑵模糊逻辑:模糊逻辑的真值x在区间〔0,1〕中连续取值,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,模糊逻辑是无限多值逻辑,也就是连续值逻辑。模糊逻辑仍有二值逻辑的逻辑并(析取)、逻辑交(合取)、逻辑补(否定)的运算。
应用模糊理论,可以对模糊命题进行模糊的演绎推理和归纳推理。本节主要讨论假言推理和条件语句。
⑴假言推理
⑵模糊假言推理
⑶模糊条件语句