模煳邏輯控制及其應(yīng)1chap35ppt課件

1、2021-11-71模糊邏輯控制及其應(yīng)用（選 修）上海交通大學(xué) 謝康林2005-2006學(xué)年 第1學(xué)期2第 三 章 模糊邏輯控制工作原理 第三章第三章模糊邏輯控制工作原理模糊邏輯控制工作原理 3第 三 章 模糊邏輯控制工作原理 第三章第三章模糊邏輯控制工作原理模糊邏輯控制工作原理3-1傳統(tǒng)控制方法與模糊邏輯控制方法傳統(tǒng)控制方法與模糊邏輯控制方法3-2模糊邏輯控制的工作原理模糊邏輯控制的工作原理4傳統(tǒng)控制方法3-1傳統(tǒng)控制方法與模糊邏輯控制方法傳統(tǒng)控制方法與模糊邏輯控制方法一傳統(tǒng)控制方法一傳統(tǒng)控制方法1傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)方傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)方法法傳統(tǒng)控制方法的基本結(jié)構(gòu)可分為：傳統(tǒng)控制

2、方法的基本結(jié)構(gòu)可分為：開環(huán)控制系統(tǒng)開環(huán)控制系統(tǒng) 閉環(huán)控制系統(tǒng)閉環(huán)控制系統(tǒng)它們以它們以被控對(duì)象的狀態(tài)變量是否以負(fù)被控對(duì)象的狀態(tài)變量是否以負(fù)反饋引入到控制器反饋引入到控制器來(lái)予以區(qū)分。來(lái)予以區(qū)分。5開環(huán)控制系統(tǒng)（1）開環(huán)控制系統(tǒng)開環(huán)控制系統(tǒng)僅采集被控對(duì)象的狀態(tài)信息。僅采集被控對(duì)象的狀態(tài)信息。人（操作者）作為控制器與被控對(duì)象人（操作者）作為控制器與被控對(duì)象的中間環(huán)節(jié)。的中間環(huán)節(jié)。人人控制器控制器被控對(duì)象被控對(duì)象數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)顯示打?。ㄝ敵鼋Y(jié)果）顯示打?。ㄝ敵鼋Y(jié)果）開環(huán)控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單。開環(huán)控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單。適用于控制對(duì)象變化緩慢，或不能建適用于控制對(duì)象變化緩慢，或不能建立系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的，控制精度要

3、求不高的立系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的，控制精度要求不高的場(chǎng)合。場(chǎng)合。6閉環(huán)控制系統(tǒng)（2）閉環(huán)控制系統(tǒng)）閉環(huán)控制系統(tǒng)它是一個(gè)負(fù)反饋系統(tǒng)。它是一個(gè)負(fù)反饋系統(tǒng)。從被控對(duì)象檢測(cè)出狀態(tài)變量值，從被控對(duì)象檢測(cè)出狀態(tài)變量值，并并以此檢測(cè)值與目標(biāo)期望值（給定值）以此檢測(cè)值與目標(biāo)期望值（給定值）進(jìn)行比較，以進(jìn)行比較，以偏差值偏差值作為控制器的輸作為控制器的輸入量，由控制器按某種數(shù)學(xué)模型進(jìn)行入量，由控制器按某種數(shù)學(xué)模型進(jìn)行運(yùn)算后的結(jié)果，作為控制量。運(yùn)算后的結(jié)果，作為控制量。 7閉環(huán)控制系統(tǒng)反反饋饋量量給給定定值值偏偏差差信信號(hào)號(hào)e控制量控制量比比較較器器+-8閉環(huán)控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)閉環(huán)控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)閉環(huán)控制系統(tǒng)如果用計(jì)算機(jī)作為比

4、較器和控制器，如果用計(jì)算機(jī)作為比較器和控制器，則構(gòu)成則構(gòu)成計(jì)算機(jī)閉環(huán)控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)閉環(huán)控制系統(tǒng)?？刂破鬏敵雠c偏差信號(hào)之間的函數(shù)控制器輸出與偏差信號(hào)之間的函數(shù)關(guān)系稱為關(guān)系稱為調(diào)節(jié)規(guī)律調(diào)節(jié)規(guī)律。常見的調(diào)節(jié)規(guī)律是比例積分微分常見的調(diào)節(jié)規(guī)律是比例積分微分(pid)調(diào)節(jié)（調(diào)節(jié)（proportionalintegralanddifferential）。）。9傳統(tǒng)控制方法的局限性 2傳統(tǒng)控制方法的局限性傳統(tǒng)控制方法的局限性若用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)控制方法：若用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)控制方法：a.首先要設(shè)定控制目標(biāo)值。首先要設(shè)定控制目標(biāo)值。b.根據(jù)被控對(duì)象的特性變化和環(huán)根據(jù)被控對(duì)象的特性變化和環(huán)境變化，通過(guò)負(fù)反饋原理，不斷

5、進(jìn)行境變化，通過(guò)負(fù)反饋原理，不斷進(jìn)行調(diào)節(jié)，以跟蹤所設(shè)定的目標(biāo)值。調(diào)節(jié)，以跟蹤所設(shè)定的目標(biāo)值。c.設(shè)計(jì)一個(gè)滿足控制目標(biāo)的控制設(shè)計(jì)一個(gè)滿足控制目標(biāo)的控制器，必須要有數(shù)學(xué)模型。器，必須要有數(shù)學(xué)模型。實(shí)際上，實(shí)際上，對(duì)對(duì)復(fù)雜的非線性系統(tǒng)和多復(fù)雜的非線性系統(tǒng)和多因素的時(shí)變系統(tǒng)因素的時(shí)變系統(tǒng)有很大困難。有很大困難。10模糊邏輯控制方法二模糊邏輯控制方法及其限制二模糊邏輯控制方法及其限制1.模糊邏輯控制方法模糊邏輯控制方法把模糊數(shù)學(xué)理論應(yīng)用于自動(dòng)控制領(lǐng)域，把模糊數(shù)學(xué)理論應(yīng)用于自動(dòng)控制領(lǐng)域，從而產(chǎn)生的控制方法稱為模糊邏輯控制方法。從而產(chǎn)生的控制方法稱為模糊邏輯控制方法。傳統(tǒng)控制傳統(tǒng)控制依賴于被控系統(tǒng)的依賴于被

6、控系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型模糊邏輯控制模糊邏輯控制依賴于被控系統(tǒng)的依賴于被控系統(tǒng)的物理特性物理特性物理特性物理特性的提取要依靠人的直覺(jué)和經(jīng)驗(yàn)。的提取要依靠人的直覺(jué)和經(jīng)驗(yàn)。人的經(jīng)驗(yàn)是一系列含有語(yǔ)言變量值的條件人的經(jīng)驗(yàn)是一系列含有語(yǔ)言變量值的條件和規(guī)則；和規(guī)則；模糊集合理論能十分恰當(dāng)?shù)乇磉_(dá)模糊性的模糊集合理論能十分恰當(dāng)?shù)乇磉_(dá)模糊性的語(yǔ)言變量和條件語(yǔ)句。語(yǔ)言變量和條件語(yǔ)句。11優(yōu)點(diǎn) 2模糊邏輯控制的優(yōu)點(diǎn)及不足之處模糊邏輯控制的優(yōu)點(diǎn)及不足之處（1）優(yōu)點(diǎn)）優(yōu)點(diǎn)a.無(wú)需預(yù)先知道被控對(duì)象的精無(wú)需預(yù)先知道被控對(duì)象的精確數(shù)學(xué)模型；確數(shù)學(xué)模型；b.模糊邏輯控制方法容易學(xué)習(xí)模糊邏輯控制方法容易學(xué)習(xí)和掌握（規(guī)則由人的經(jīng)

7、驗(yàn)總和掌握（規(guī)則由人的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出來(lái)、以條件語(yǔ)句表示）；結(jié)出來(lái)、以條件語(yǔ)句表示）；c.有利于人機(jī)對(duì)話和系統(tǒng)知識(shí)有利于人機(jī)對(duì)話和系統(tǒng)知識(shí)處理（以人的自然語(yǔ)言形式處理（以人的自然語(yǔ)言形式表示控制知識(shí)）。表示控制知識(shí)）。12不足之處 （2）不足之處）不足之處a.精度不夠高；精度不夠高；b.自適應(yīng)能力有限；自適應(yīng)能力有限；c.系統(tǒng)較難優(yōu)化。系統(tǒng)較難優(yōu)化。 13模糊邏輯控制過(guò)程 3-2模糊邏輯控制的工作原理模糊邏輯控制的工作原理一模糊邏輯控制過(guò)程一模糊邏輯控制過(guò)程它由給定輸入它由給定輸入r、模糊控制器、模糊控制器、被控對(duì)象、偏差被控對(duì)象、偏差e（反饋信號(hào)與（反饋信號(hào)與給定輸入的比較環(huán)節(jié)）組成。給定輸入的比

8、較環(huán)節(jié)）組成。模糊邏輯控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下：模糊邏輯控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下：14給給定定值值r偏偏差差e+-15基本結(jié)構(gòu)數(shù)字量轉(zhuǎn)化數(shù)字量轉(zhuǎn)化為模糊量為模糊量模糊量轉(zhuǎn)化模糊量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量為數(shù)字量模糊模糊邏輯邏輯推理推理模糊化模糊化解模糊化解模糊化模糊控制器的基本結(jié)構(gòu)：模糊控制器的基本結(jié)構(gòu)：16精確輸入量的模糊化 1精確輸入量的模糊化精確輸入量的模糊化：（1）根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際輸出值與設(shè)定的期望值相比較）根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際輸出值與設(shè)定的期望值相比較的偏差值（以及偏差的變化率）來(lái)決定對(duì)系統(tǒng)的偏差值（以及偏差的變化率）來(lái)決定對(duì)系統(tǒng)的調(diào)整控制。（精確的輸入值）。的調(diào)整控制。（精確的輸入值）。（2）把精確的輸入量轉(zhuǎn)換成

9、模糊集合的隸屬函數(shù)。）把精確的輸入量轉(zhuǎn)換成模糊集合的隸屬函數(shù)。常用三角形、梯形等。常用三角形、梯形等。（3）標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)：通常把偏差）標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)：通常把偏差e的變化范圍設(shè)定在的變化范圍設(shè)定在-6，+6區(qū)間，將它的連續(xù)變化量離散化為區(qū)間，將它的連續(xù)變化量離散化為13個(gè)個(gè)整數(shù)元素的離散集合：整數(shù)元素的離散集合：-6，-5，-4，-3，-2，-1，0，1，2，3，4，5，6（4）把在）把在-6，+6之間變化的連續(xù)量，根據(jù)需要分成之間變化的連續(xù)量，根據(jù)需要分成若干等級(jí)，分別對(duì)應(yīng)一個(gè)模糊子集合或隸屬函數(shù)。若干等級(jí)，分別對(duì)應(yīng)一個(gè)模糊子集合或隸屬函數(shù)。 * * * 對(duì)于輸出變量的模糊化，方法同上。對(duì)于輸出變量

10、的模糊化，方法同上。17規(guī)則的形成和推理 2模糊控制規(guī)則的形成和推理模糊控制規(guī)則的形成和推理：模糊控制規(guī)則的形成：模糊控制規(guī)則的形成：根據(jù)有經(jīng)驗(yàn)的操作人員或?qū)＜业闹R(shí)根據(jù)有經(jīng)驗(yàn)的操作人員或?qū)＜业闹R(shí)和經(jīng)驗(yàn)，制定出若干個(gè)模糊邏輯控制規(guī)和經(jīng)驗(yàn)，制定出若干個(gè)模糊邏輯控制規(guī)則，并加以形式化數(shù)字處理以后，存入則，并加以形式化數(shù)字處理以后，存入計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)。這些規(guī)則可以用自然語(yǔ)言來(lái)表達(dá)。這些規(guī)則可以用自然語(yǔ)言來(lái)表達(dá)。根據(jù)模糊集合和模糊關(guān)系理論，對(duì)于根據(jù)模糊集合和模糊關(guān)系理論，對(duì)于不同類型的模糊規(guī)則，可以用不同的模不同類型的模糊規(guī)則，可以用不同的模糊推理方法。糊推理方法。18解模糊判決 3解模糊判決（反模

11、糊化）解模糊判決（反模糊化）經(jīng)過(guò)模糊邏輯推理得到的控制輸出，經(jīng)過(guò)模糊邏輯推理得到的控制輸出，是一個(gè)是一個(gè)模糊隸屬函數(shù)模糊隸屬函數(shù)或或模糊子集模糊子集。必須從模糊輸出隸屬函數(shù)中找出一必須從模糊輸出隸屬函數(shù)中找出一個(gè)最能代表這個(gè)模糊集合作用的精確個(gè)最能代表這個(gè)模糊集合作用的精確量，這就是解模糊判決。量，這就是解模糊判決。19狀態(tài)估計(jì)模糊控制法 二模糊邏輯控制方式二模糊邏輯控制方式1狀態(tài)估計(jì)模糊控制法狀態(tài)估計(jì)模糊控制法根據(jù)現(xiàn)行狀態(tài)與控制目標(biāo)的偏差根據(jù)現(xiàn)行狀態(tài)與控制目標(biāo)的偏差e來(lái)決定控制指令的方法，即一種直接來(lái)決定控制指令的方法，即一種直接用被控對(duì)象的狀態(tài)反饋?zhàn)鳛橐罁?jù)來(lái)實(shí)用被控對(duì)象的狀態(tài)反饋?zhàn)鳛橐罁?jù)來(lái)

12、實(shí)現(xiàn)控制的方法。但由于環(huán)境和系統(tǒng)本現(xiàn)控制的方法。但由于環(huán)境和系統(tǒng)本身的變化，在某些情況下，可能出現(xiàn)身的變化，在某些情況下，可能出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象。不穩(wěn)定現(xiàn)象。狀態(tài)估計(jì)模糊控制法：狀態(tài)估計(jì)模糊控制法：知識(shí)工程學(xué)知識(shí)工程學(xué)+ +模糊推理模糊推理20預(yù)測(cè)型模糊控制法 2預(yù)測(cè)型模糊控制法預(yù)測(cè)型模糊控制法知識(shí)工程學(xué)知識(shí)工程學(xué)+模糊推理模糊推理+通過(guò)對(duì)被控對(duì)象動(dòng)態(tài)特性的通過(guò)對(duì)被控對(duì)象動(dòng)態(tài)特性的模擬而建立的系統(tǒng)模型。模擬而建立的系統(tǒng)模型。即：即：預(yù)測(cè)型模糊控制法預(yù)測(cè)型模糊控制法=狀態(tài)估計(jì)模糊控制法狀態(tài)估計(jì)模糊控制法+通過(guò)對(duì)被控對(duì)象動(dòng)態(tài)特性的通過(guò)對(duì)被控對(duì)象動(dòng)態(tài)特性的模擬而建立的系統(tǒng)模型。模擬而建立的系統(tǒng)模型。21

13、推理方法 三模糊邏輯控制規(guī)則的推理方法三模糊邏輯控制規(guī)則的推理方法合成模糊邏輯推理法合成模糊邏輯推理法（mamdani瑪達(dá)尼推理法）；瑪達(dá)尼推理法）；間接模糊邏輯推理法間接模糊邏輯推理法；后件為線性函數(shù)的模糊邏輯推理法后件為線性函數(shù)的模糊邏輯推理法。22合成模糊邏輯推理法 合成模糊邏輯推理法合成模糊邏輯推理法（mamdani瑪達(dá)尼推理法）瑪達(dá)尼推理法）（例）（例）23合成模糊推理法的推理過(guò)程合成模糊邏輯推理的推理過(guò)程合成模糊邏輯推理的推理過(guò)程24第 四 章 模糊邏輯控制器（flc）第四章第四章模糊邏輯控制器（模糊邏輯控制器（flc） 25第 四 章 模糊邏輯控制器（flc）第四章第四章模糊邏輯

14、控制器模糊邏輯控制器（flc） 4-1模糊邏輯控制器的結(jié)構(gòu)模糊邏輯控制器的結(jié)構(gòu)4-2模糊邏輯控制器設(shè)計(jì)步驟模糊邏輯控制器設(shè)計(jì)步驟4-3模糊邏輯控制器的設(shè)計(jì)方法模糊邏輯控制器的設(shè)計(jì)方法26目 標(biāo) 控制器的目標(biāo)控制器的目標(biāo)：對(duì)于給定的輸入量，能產(chǎn)生所期望對(duì)于給定的輸入量，能產(chǎn)生所期望的輸出控制作用的輸出控制作用。對(duì)于模糊邏輯控制，要決定是用硬對(duì)于模糊邏輯控制，要決定是用硬件實(shí)現(xiàn)，還是用軟件實(shí)現(xiàn)。件實(shí)現(xiàn)，還是用軟件實(shí)現(xiàn)。目前在通用單片微機(jī)上運(yùn)行模糊控目前在通用單片微機(jī)上運(yùn)行模糊控制算法軟件，實(shí)現(xiàn)大部分模糊邏輯控制制算法軟件，實(shí)現(xiàn)大部分模糊邏輯控制應(yīng)用。在少數(shù)非常復(fù)雜和在時(shí)間上有苛應(yīng)用。在少數(shù)非常復(fù)雜

15、和在時(shí)間上有苛刻要求的場(chǎng)合，才需要專用的模糊邏輯刻要求的場(chǎng)合，才需要專用的模糊邏輯硬件芯片。硬件芯片。27模糊邏輯控制器 4-1模糊邏輯控制器的結(jié)構(gòu)模糊邏輯控制器的結(jié)構(gòu)一模糊邏輯控制器的基本結(jié)構(gòu)一模糊邏輯控制器的基本結(jié)構(gòu)模糊邏輯控制器模糊邏輯控制器（flcfuzzylogiccontroller）是一種用模糊邏輯）是一種用模糊邏輯來(lái)模仿人的邏輯思維，從而對(duì)難以建來(lái)模仿人的邏輯思維，從而對(duì)難以建立數(shù)學(xué)模型的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)控制的設(shè)備。立數(shù)學(xué)模型的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)控制的設(shè)備。簡(jiǎn)稱為簡(jiǎn)稱為模糊控制器模糊控制器。28基本結(jié)構(gòu) 模糊邏輯控制器的基本結(jié)構(gòu)：模糊邏輯控制器的基本結(jié)構(gòu)：主要由三大部分組成主要由三大部分組成：模

16、糊化接口模糊化接口 模糊推理機(jī)模糊推理機(jī) 解模糊化接口解模糊化接口有時(shí)可能加上：有時(shí)可能加上：規(guī)則修改模塊；規(guī)則修改模塊；隸屬函數(shù)修改模塊；隸屬函數(shù)修改模塊；控制狀態(tài)顯示模塊；控制狀態(tài)顯示模塊；pid控制模塊；控制模塊；進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化的模擬模塊進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化的模擬模塊等。等。29模糊化接口 二模糊邏輯控制各部分的功能二模糊邏輯控制各部分的功能1模糊化接口模糊化接口（1）測(cè)量輸入變量值。）測(cè)量輸入變量值。（2）完成將輸入變量量值的范圍）完成將輸入變量量值的范圍向相應(yīng)論域變換的比例映射。向相應(yīng)論域變換的比例映射。（3）實(shí)現(xiàn)模糊化，將輸入數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)）實(shí)現(xiàn)模糊化，將輸入數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)語(yǔ)言變量的項(xiàng)，并換成相應(yīng)語(yǔ)

17、言變量的項(xiàng)，并構(gòu)成模糊集合。構(gòu)成模糊集合。30模糊推理機(jī) 2模糊推理機(jī)模糊推理機(jī)（1）知識(shí)庫(kù)）知識(shí)庫(kù)包括應(yīng)用領(lǐng)域的知識(shí)和相應(yīng)包括應(yīng)用領(lǐng)域的知識(shí)和相應(yīng)控制目標(biāo)的知識(shí)，由控制目標(biāo)的知識(shí)，由數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)庫(kù)和和語(yǔ)言控制規(guī)則庫(kù)語(yǔ)言控制規(guī)則庫(kù)組成。組成。（2）模糊推理決策邏輯）模糊推理決策邏輯是是flc的核心的核心。它能模仿人的模糊概念它能模仿人的模糊概念,運(yùn)用模糊蘊(yùn)涵運(yùn)算，運(yùn)用模糊蘊(yùn)涵運(yùn)算，模糊邏輯推理規(guī)則，模糊邏輯推理規(guī)則，對(duì)模糊控制作用的推理進(jìn)行對(duì)模糊控制作用的推理進(jìn)行決策。決策。31解模糊接口 3解模糊化接口解模糊化接口（1）比例映射：將輸出變量的量值范）比例映射：將輸出變量的量值范圍轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的論

18、域。圍轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的論域。（2）解模糊化：從推理所得的模糊輸）解模糊化：從推理所得的模糊輸出集合中產(chǎn)生精確的控制量值。出集合中產(chǎn)生精確的控制量值。4模糊規(guī)則修改、隸屬函數(shù)修改和控模糊規(guī)則修改、隸屬函數(shù)修改和控制狀態(tài)顯示模塊制狀態(tài)顯示模塊5pid控制模塊控制模塊6模擬模塊模擬模塊32模糊邏輯控制過(guò)程三模糊邏輯控制過(guò)程三模糊邏輯控制過(guò)程模糊邏輯控制過(guò)程的三個(gè)步驟：模糊邏輯控制過(guò)程的三個(gè)步驟：模糊化模糊化;模糊邏輯推理模糊邏輯推理;解模糊判決。解模糊判決。分別通過(guò)上述模糊邏輯控制器的分別通過(guò)上述模糊邏輯控制器的狀態(tài)接口（模糊化器）狀態(tài)接口（模糊化器）;模糊推理機(jī)模糊推理機(jī);控制接口（解模糊化器）控制接

19、口（解模糊化器） 來(lái)完成模糊邏輯控制完成模糊邏輯控制。33控制規(guī)則的設(shè)計(jì)原則4-2模糊邏輯控制器設(shè)計(jì)步驟模糊邏輯控制器設(shè)計(jì)步驟依靠人的直覺(jué)和經(jīng)驗(yàn)，沒(méi)有成依靠人的直覺(jué)和經(jīng)驗(yàn)，沒(méi)有成熟而固定的設(shè)計(jì)過(guò)程和方法。熟而固定的設(shè)計(jì)過(guò)程和方法。1定義輸入和輸出變量及其個(gè)數(shù)定義輸入和輸出變量及其個(gè)數(shù)2定義所有變量的模糊化條件定義所有變量的模糊化條件3設(shè)計(jì)控制規(guī)則庫(kù)設(shè)計(jì)控制規(guī)則庫(kù)4設(shè)計(jì)模糊推理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模糊推理結(jié)構(gòu)5選擇解模糊判決方法選擇解模糊判決方法34設(shè)計(jì)方法 4-3模糊邏輯控制器的設(shè)計(jì)方法模糊邏輯控制器的設(shè)計(jì)方法一根據(jù)一根據(jù)專家的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)專家的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)flc。設(shè)計(jì)的依據(jù)設(shè)計(jì)的依據(jù)是專家的知識(shí)和經(jīng)

20、驗(yàn)。是專家的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)。二通過(guò)二通過(guò)建立熟練操作工控制模型建立熟練操作工控制模型設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)flc。通過(guò)熟練操作員的實(shí)際操作，通過(guò)熟練操作員的實(shí)際操作，建立熟練操作員的操作模型。建立熟練操作員的操作模型。 35設(shè)計(jì)方法 一 一根據(jù)一根據(jù)專家的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)專家的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)flc設(shè)計(jì)的依據(jù)：設(shè)計(jì)的依據(jù)：專家的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)專家的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)36設(shè)計(jì)方法 二二通過(guò)二通過(guò)建立熟練操作工控制模型建立熟練操作工控制模型設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)flc。通過(guò)熟練操作員的實(shí)際操作，通過(guò)熟練操作員的實(shí)際操作，建立熟練操作員的操作模型建立熟練操作員的操作模型37第 五 章 模糊邏輯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)第五章第五章模糊邏輯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)模糊邏輯控

21、制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 38第 五 章 模糊邏輯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)第五章第五章模糊邏輯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)模糊邏輯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 5-1模糊邏輯控制系統(tǒng)的一般設(shè)計(jì)模糊邏輯控制系統(tǒng)的一般設(shè)計(jì)過(guò)程過(guò)程5-2模糊邏輯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)舉例模糊邏輯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)舉例39一般設(shè)計(jì)過(guò)程 5-1模糊邏輯控制系統(tǒng)的一般設(shè)計(jì)過(guò)程模糊邏輯控制系統(tǒng)的一般設(shè)計(jì)過(guò)程通常分成通常分成四個(gè)部分四個(gè)部分：1模糊邏輯控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；模糊邏輯控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；2模糊化設(shè)計(jì)；模糊化設(shè)計(jì)；3模糊邏輯控制算法設(shè)計(jì)；模糊邏輯控制算法設(shè)計(jì)；4解模糊化設(shè)計(jì)。解模糊化設(shè)計(jì)。40結(jié)構(gòu)形式一模糊邏輯控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一模糊邏輯控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1模糊邏輯控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式模糊

22、邏輯控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式（1）從輸入、輸出量來(lái)分：）從輸入、輸出量來(lái)分：siso結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)miso結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)mimo結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)（2）從控制機(jī)理來(lái)分：）從控制機(jī)理來(lái)分：?jiǎn)渭冃湍：壿嬁刂破鲉渭冃湍：壿嬁刂破鲝?fù)合型模糊邏輯控制器復(fù)合型模糊邏輯控制器（3）從控制功能來(lái)分：）從控制功能來(lái)分：變結(jié)構(gòu)型模糊邏輯控制器變結(jié)構(gòu)型模糊邏輯控制器自校正型模糊邏輯控制器自校正型模糊邏輯控制器41系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則一2模糊邏輯控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則模糊邏輯控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則（1）被控對(duì)象是一個(gè)控制精度被控對(duì)象是一個(gè)控制精度要求不高的系統(tǒng)要求不高的系統(tǒng)一般可采用：一般可采用：siso系統(tǒng)系統(tǒng)42系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則二（2）被控對(duì)象是一個(gè)控制精

23、度要被控對(duì)象是一個(gè)控制精度要求較高的系統(tǒng)求較高的系統(tǒng)通常可采用：通?？刹捎茫憾S模糊邏輯控制器；二維模糊邏輯控制器；三維模糊邏輯控制器；三維模糊邏輯控制器；變結(jié)構(gòu)型模糊邏輯控制器；變結(jié)構(gòu)型模糊邏輯控制器；復(fù)合型模糊邏輯控制器。復(fù)合型模糊邏輯控制器。43系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則三（3）被控對(duì)象是一個(gè)控制精度要求較高、被控對(duì)象是一個(gè)控制精度要求較高、且對(duì)環(huán)境有較好的適應(yīng)性的系統(tǒng)且對(duì)環(huán)境有較好的適應(yīng)性的系統(tǒng)可采用：可采用：pid參數(shù)自校正模糊邏輯控制器；參數(shù)自校正模糊邏輯控制器；比例因子自校正模糊邏輯控制器；比例因子自校正模糊邏輯控制器；神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自學(xué)習(xí)模糊邏輯控制器；神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自學(xué)習(xí)模糊邏輯控制器；等等。等等。4

24、4系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則四（4）被控對(duì)象是一個(gè)多輸入、多被控對(duì)象是一個(gè)多輸入、多輸出系統(tǒng)輸出系統(tǒng)可根據(jù)對(duì)象情況，可根據(jù)對(duì)象情況，參照上述（參照上述（1）（3）原則進(jìn)）原則進(jìn)行設(shè)計(jì)。行設(shè)計(jì)。45模糊化設(shè)計(jì)二模糊化設(shè)計(jì)二模糊化設(shè)計(jì)主要包括兩個(gè)部分：主要包括兩個(gè)部分：輸入（出）變量模糊劃分設(shè)計(jì)輸入（出）變量模糊劃分設(shè)計(jì)和和模糊量模糊量隸屬函數(shù)設(shè)計(jì)隸屬函數(shù)設(shè)計(jì)。1模糊劃分設(shè)計(jì)模糊劃分設(shè)計(jì)：對(duì)于一個(gè)語(yǔ)言變量，其論域的模糊量通對(duì)于一個(gè)語(yǔ)言變量，其論域的模糊量通常由經(jīng)驗(yàn)給出。常由經(jīng)驗(yàn)給出。一般模糊劃分取一般模糊劃分取5-9個(gè)。個(gè)。較多采用線性劃分，有時(shí)也采用非線性較多采用線性劃分，有時(shí)也采用非線性劃分。劃分。2模糊量

25、隸屬函數(shù)設(shè)計(jì)模糊量隸屬函數(shù)設(shè)計(jì)：在實(shí)際應(yīng)用中，采用單點(diǎn)、三角形、梯在實(shí)際應(yīng)用中，采用單點(diǎn)、三角形、梯形和正態(tài)分布函數(shù)等幾種隸屬函數(shù)曲線。形和正態(tài)分布函數(shù)等幾種隸屬函數(shù)曲線。46控制算法設(shè)計(jì)三模糊邏輯控制算法設(shè)計(jì)三模糊邏輯控制算法設(shè)計(jì)模糊邏輯控制算法一般可分成：模糊邏輯控制算法一般可分成：查表法查表法公式法（解析式法）公式法（解析式法）推理算法等。推理算法等。各種算法的運(yùn)算速度和運(yùn)算精度各種算法的運(yùn)算速度和運(yùn)算精度有所不同。有所不同。47推理算法舉例 例：例：推理算法推理算法flc系統(tǒng)：兩輸入（系統(tǒng)：兩輸入（e、e）、一輸出（、一輸出（u）e和和e各有三個(gè)模糊劃分：各有三個(gè)模糊劃分：大（大（l）

26、、中（）、中（m）、?。ǎ?、小（s）。）。且為三角形隸屬函數(shù)曲線。且為三角形隸屬函數(shù)曲線。共有九條推理規(guī)則：共有九條推理規(guī)則：r1：ife=sande=sthenu=lr2：ife=sande=mthenu=lr3：ife=sande=lthenu=mr4：ife=mande=sthenu=lr5：ife=mande=mthenu=mr6：ife=mande=lthenu=sr7：ife=lande=sthenu=mr8：ife=lande=mthenu=sr9：ife=lande=lthenu=s48推理算法舉例(續(xù))1.當(dāng)當(dāng)t1時(shí)刻時(shí)刻:e=a1e=b1只有只有r2起作用起作用:r2：ife=sande=mthenu=l2.當(dāng)當(dāng)t2時(shí)刻時(shí)刻:e=a1e=b2只有只有r1和和r2起作用起作用:r1：ife=sande=sthenu=lr2：ife=sande=mthenu=l3.當(dāng)當(dāng)t3時(shí)刻時(shí)刻:e=a2e=b2有有r1、r2、r4和和r5起作用起作用:r1：ife=sande=sthenu=lr2：ife=sande=mthenu=lr4：ife=ma