1、模糊控制的基本原理模糊系 统发 展的 历 程n 1965年，美国系 统论专 家 Zadeh教授 创 立了模糊集合理 论 ，提供了 处理模糊信息的工具n 1974年，英国学者 Mamdani首次将模糊理 论应 用于工 业 控制（蒸气机的 压 力和速度控制）n 近 30年来，模糊控制在理 论 、方法和 应 用都取得了巨大的 进 展 模糊控制的基本原理模糊控制理 论 出 现 的必然性自 动 控制理 论发 展的两个主要 阶 段：经 典控制理 论 主要解决 单变 量 系 统 的反 馈 控制现 代控制理 论 主要解决 多 变 量 系 统 的 优 化控制 模糊控制的基本原理现 代工 业 具有以下特征：n 复
2、 杂 性：系 统结 构和参数的高 维 、 时变 、高度非 线 性n 不确定性：系 统 内外部的未知和不确定的因素n 高 标 准的性能要求模糊控制的特征：n 不需要 对 象的精确数学模型，而要求有关的控制 经验 和知 识n 鲁 棒性 强n 适用于非 线 性、 时变 、大滞后系 统 的控制模糊控制的基本原理模糊控制的局限性模糊控制在 处 理面向任 务 的 问题时 比 传统 的控制更 为 有效，例如自动驾驶 和停靠、交通控制与运 动 控制等方面，利用基于模糊 规则 控制策略要比 传统 的基于微分方程的控制策略更 为 方便和有效。但是，另一方面，模糊理 论 又表 现 出了 许 多先天的不 严谨 性，不
3、确定性和其它局限性， 导 致模糊控制理 论 的不成熟。 模糊理 论 的先天不足就在于它是 传统逻辑 的一种 扩 展，整个 过 程是 “定 义 ”出来的。当然每一种 “定 义 ”都有其 优势 或者特点，但我 们 无法用某个指 标 来 评 价它。而且 这 些 “定 义 ” 含有很大的随意性，不同的 “定 义 ”会带 来不同的 结 果，使得一般性的理 论 分析很 难进 展下去。模糊控制的基本原理模糊集的概念集合：具有某种特定属性的 对 象的全体。集合中的个体通常用小写英文字母如： u表示；集合的全体又称 为论 域通常用大写英文字母如： U表示。u U表示 元素 （个体） u在集合 论 域（全体） U
4、内。模糊控制的基本原理集合表示法 (经 典集合 )：(1)列 举 法：将集合的元素全部列出的方法。(2)定 义 法：用集合中元素的共性来描述集合的方法。(3)归纳 法：通 过 一个 递 推公式来描述一个集合的方法。(4)特征函数表示法：利用 经 典集合 论 非此即彼的明晰性来表示集合。因 为 某一集合中的元素要么属于 这 个集合，要么就不属于 这 个集合。模糊控制的基本原理例 1 设 集合 U由 1到 5的五个自然数 组 成，用上述前三种方法写出 该 集合的表达式。解： (1)列 举 法 U=1,2,3,4,5(2)定 义 法 U=u|u为 自然数且 1 u 5(3)归纳 法 U=ui+1=u
5、i+1, i=1,2,3, 4, u1=1特征函数表示法：集合 U通 过 特征函数来 TU(u)表示模糊控制的基本原理经 典集合 论 中任意一个元素与任意一个集合之 间 的关系，只是 “属于 ”或 “不属于 ”两种，两者必居其一而且只居其一。它描述的是有明确分界 线 的元素的 组 合。经 典集合 对 事物只用 “1“、 “0“简单 地表示 “属于 ”或 “不属于 ”的分 类 ；而模糊集合 则 用 “隶属度(Degree of membership)”来描述元素的隶属程度，隶属度是 0到 1之 间连续变 化的 值 。模糊控制的基本原理模糊集合天气冷 热 雨的 大小 风 的 强 弱人的胖瘦 年 龄 大小 个子高低模糊控制的基本原理模糊集合 特征函数 隶属度函数（ 0 1连续变化值）
