第六章 模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

第六章模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

模糊系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制是智能控制領(lǐng)域內(nèi)的兩個(gè)重要分支。模糊系統(tǒng)是仿效人的模糊邏輯思維方法設(shè)計(jì)的一類系統(tǒng)，這一方法本身就明確地說明了系統(tǒng)在工作過程中允許定性知識(shí)的存在。另一方面，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在計(jì)算處理信息的過程中所表現(xiàn)出的學(xué)習(xí)能力和容錯(cuò)性來自于其網(wǎng)絡(luò)自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。

模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種集模糊邏輯推理的強(qiáng)大結(jié)構(gòu)性知識(shí)表達(dá)能力與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的強(qiáng)大自學(xué)習(xí)能力于一體的新技術(shù)，它是模糊邏輯推理與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)有機(jī)結(jié)合的產(chǎn)物。在模糊系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，規(guī)則是由對(duì)所解決的問題持有豐富經(jīng)驗(yàn)的專家以語言的方式表達(dá)的。專家對(duì)于問題認(rèn)識(shí)的深度和綜合能力，直接影響到模糊系統(tǒng)工作性能的好壞。一般地，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)不能直接處理結(jié)構(gòu)化的知識(shí)。它需用大量訓(xùn)練數(shù)據(jù)，通過自學(xué)習(xí)的過程，并借助其并行分布結(jié)構(gòu)來估計(jì)輸入到輸出的映射關(guān)系。

將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與模糊控制結(jié)合起來組成模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，能夠較好地克服二者各自的缺點(diǎn)，既可以使模糊控制具有自學(xué)習(xí)的能力，又可以賦予神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)推理歸納的能力，同時(shí)還能夠使網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)、權(quán)值具有明確的物理意義，使得網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)和初始化都十分容易。6.1模糊控制與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合目前，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與模糊技術(shù)的結(jié)合，大致有下列三種：1、神經(jīng)元、模糊模型。該模型以模糊控制為主體，應(yīng)用神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)模糊控制的決策過程，以模糊控制方法為“樣本”，對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行離線訓(xùn)練學(xué)習(xí)。“樣本”就是學(xué)習(xí)的“教師”。所有樣本學(xué)習(xí)完以后，這個(gè)神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)，就是一個(gè)聰明、靈活的模糊規(guī)則表，具有自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)功能。6.1模糊控制與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合2、模糊、神經(jīng)模型。該模型以神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為主體，將輸入空間分割成若干不同型式的模糊推論組合，對(duì)系統(tǒng)先進(jìn)行模糊邏輯判斷，以模糊控制器輸出作為神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的輸入。后者具有自學(xué)習(xí)的智能控制特性。6.1模糊控制與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合3、神經(jīng)與模糊模型。該模型根據(jù)輸入量的不同性質(zhì)分別由神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與模糊控制直接處理輸入信息，并作用于控制對(duì)象，更能發(fā)揮各自的控制特點(diǎn)。6.2模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型6.2.1模糊聯(lián)想存儲(chǔ)器(FAM)在模糊控制中，模糊規(guī)則Ai→Bi代表了一條推理依據(jù)，它是蘊(yùn)涵句“如果Ai，則Bi”的縮寫形式。所有控制規(guī)則的集合構(gòu)成該模糊控制器的控制策略。Ai→Bi可以描述為模糊控制輸入輸出空間的一種映射關(guān)系：Ri=(Ai→Bi)=Ai×Bi

所有模糊控制規(guī)則的集合蘊(yùn)涵的模糊映射關(guān)系可以描述為：對(duì)于一個(gè)模糊輸入A，可以根據(jù)模糊規(guī)則庫進(jìn)行模糊推理來得到其相應(yīng)的模糊輸出B：6.2模糊神經(jīng)網(wǎng)