智能控制模糊控制論文

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1、模糊控制現(xiàn)代工業(yè)對(duì)控制系統(tǒng)的先進(jìn)性、可靠性、可擴(kuò)展性、易實(shí)現(xiàn)性和易管理性提出了越來越高的要求，這導(dǎo)致常規(guī)儀表逐漸淡出舞臺(tái)，而以微處理器為核心的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)則逐漸占據(jù)了統(tǒng)治地位。隨著計(jì)算機(jī)尤其是微機(jī)的發(fā)展和應(yīng)用，自動(dòng)控制理論和技術(shù)獲得了"躍的發(fā)展?；跔顟B(tài)變量描述的現(xiàn)代控制理論對(duì)于解決線性或非線性、定?；驎r(shí)變的多輸入多輸出系統(tǒng)問題，獲得了廣泛的應(yīng)用，例如在阿波羅登月艙的姿態(tài)控制、宇宙飛船和導(dǎo)彈的精密制導(dǎo)以及在工業(yè)生產(chǎn)過程控制等方面得到了成功的運(yùn)用。伹是，無論采用經(jīng)典控制理論還是現(xiàn)代控制理論設(shè)計(jì)一個(gè)控制系統(tǒng)，都需要事先知道被控制對(duì)象（或生產(chǎn)

2、過程）精確的數(shù)學(xué)模型，然后根據(jù)數(shù)學(xué)模型以及給定的性能指標(biāo)，選擇適當(dāng)?shù)目刂埔?guī)律，進(jìn)行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。然而，在許多情況下被控對(duì)象（或生產(chǎn)過程）的精確數(shù)學(xué)模型很難建立。顯而易見，在自然科學(xué)、社會(huì)科學(xué)、工程技術(shù)的各個(gè)領(lǐng)域，都會(huì)涉及大量的模糊因素和模糊信息處理問題、模糊技術(shù)幾乎滲透到了所右領(lǐng)域，列存模糊專題的較大型國家會(huì)議每年約存十多個(gè)，各種模糊技術(shù)成果和模糊產(chǎn)品也逐漸從實(shí)驗(yàn)室走向社會(huì)，有些己經(jīng)取得了明顯的社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益。像冶金、機(jī)械、石油、化工、電力、電子、輕工、交通、醫(yī)療、法律、教育、軍事科學(xué)等等，每個(gè)領(lǐng)域都有其成功的應(yīng)用范例。模糊控制是作為

3、結(jié)合傳統(tǒng)的并基于規(guī)則的專家系統(tǒng)、模糊集理論和控制理論的成果而誕生的，它與基于被控過程數(shù)學(xué)模型的傳統(tǒng)控制理論有很大的區(qū)別。在模糊控制中并不是的領(lǐng)域?qū)＜夷抢铽@取知識(shí)，即專家行為和經(jīng)驗(yàn)。當(dāng)被控過程十分復(fù)雜甚至“病態(tài)”時(shí)，建立被控過程的數(shù)學(xué)模型或者不可能，或者需要高昂的代價(jià)，此時(shí)模糊控制就顯得具有吸引力和使用性。由于人類專家的行為是實(shí)現(xiàn)模糊控制的基礎(chǔ)，因此必須用一種容易且有效的方式來表達(dá)人類專家的知識(shí)。以往的各種傳統(tǒng)控制方法均是建立在被控對(duì)象精確數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)上的，然而，隨著系統(tǒng)復(fù)雜程度的提高，將難以建立系統(tǒng)的精確數(shù)學(xué)模型。模糊控制，既不是指被控制

4、對(duì)象是模糊的，也不是被控制器是不確定的，它是指在表示知識(shí)、概念上的模糊性。雖然模糊控制算法是通過模糊語言描述的，但它所完成的卻是一項(xiàng)完全確定的工作，所以模糊自動(dòng)控制是以模糊集合化、模糊語言變量及模糊邏輯推理為基礎(chǔ)的一種計(jì)算機(jī)數(shù)字控制。模糊自動(dòng)控制是以模糊集合論、模糊語言變量及模糊邏輯推理為基礎(chǔ)的一種計(jì)算機(jī)數(shù)字控制。從線性控制與非線性控制的角度分類，模糊控制是一種非線性控制。從控制器的智能性看，模糊控制屬于智能控制的范疇，而且它己成為目前實(shí)現(xiàn)智能控制的一種重要而又有效的形式。尤其是模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法及混沌理論等新學(xué)科的相融合，正在

5、顯示出其巨大的應(yīng)力潛力。模糊控制器的控制規(guī)則是基于手動(dòng)控制策略，而手動(dòng)控制策略又是人們通過學(xué)習(xí)、試驗(yàn)以及長期經(jīng)驗(yàn)積累而逐漸形成的，存貯在操作者頭腦中的一種技術(shù)知識(shí)集合。手動(dòng)控制過程一般是通過對(duì)被控對(duì)象（過程）的一些觀測，操作者再根據(jù)己有的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)知識(shí)，進(jìn)行綜合分析并作出控制決策，調(diào)整加到被控對(duì)象的控制作用，從而使系統(tǒng)達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)。它是建立在人工經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)之上的。對(duì)于一個(gè)熟練的操作人員，他往往憑借豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，采取適當(dāng)?shù)膶?duì)策來巧妙地控制一個(gè)復(fù)雜過程。若能將這些熟練操作員的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)加以總結(jié)和描述，并用語言表達(dá)出來，就會(huì)得到一種定性的、不精

6、確的控制規(guī)則。如果用模糊數(shù)學(xué)將其定量化就轉(zhuǎn)化為模糊控制算法，形成模糊控制理論。模糊控制不需要被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型。模糊控制是以人對(duì)被控對(duì)象的控制經(jīng)驗(yàn)為依據(jù)而設(shè)計(jì)的控制器，故無需知道被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型。在工程實(shí)踐中，人們發(fā)現(xiàn)，一個(gè)復(fù)雜的控制系統(tǒng)可由一個(gè)操作人員憑著豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)得到滿意的控制效果。這說明，如果通過模擬人腦的思維方法設(shè)計(jì)控制器，可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜系統(tǒng)的控制，由此產(chǎn)生了模糊控制。模糊控制是一種反映人類智慧的智能控制方法。模糊控制采用人類思維中的模糊量，如“高”、“中”、“低”、“大”、“小”等，控制量由模糊推理導(dǎo)出。這些模糊量和模糊推理是

7、人類智能活動(dòng)的體現(xiàn)。要實(shí)現(xiàn)一個(gè)實(shí)際的模糊控制系統(tǒng)，需要解決三個(gè)問題；知識(shí)的表示、推理策略和知識(shí)獲取。知識(shí)表示是指如何將語言規(guī)則用數(shù)值方式表示出來；推理策略是指如何根據(jù)當(dāng)前輸入“條件”產(chǎn)生一個(gè)合理的“結(jié)果”；知識(shí)的獲取解決如何獲得一組恰當(dāng)?shù)囊?guī)則。由于領(lǐng)域?qū)＜姨峁┑闹R(shí)常常是定性的，包含某種不確定性，因此，知識(shí)的表示和推理必須是模糊的或近似的，近似推理理論正是為滿足這種需要而提出的。近似推理可看作是根據(jù)一些不精確的條件推導(dǎo)出一個(gè)精確結(jié)論的過程，許多學(xué)者對(duì)模糊表示、近似推理進(jìn)行了大量的研究，在近似推理算法中，最廣泛使用的是關(guān)系矩陣模型，它基于L

8、.A.Zadeh的合成推理規(guī)則，首次由Mamdani采用。由于規(guī)則可被解釋成邏輯意義上的蘊(yùn)含關(guān)系，因此大量的蘊(yùn)含算子己被提出并應(yīng)用于實(shí)際中。由此可見，模糊控制是以模糊集合論、模糊語言變量及模糊