Sugeno模糊模型課件

2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院2013研智能控制第6節(jié)Sugeno模糊模型6.1Sugeno模糊模型

傳統(tǒng)的模糊系統(tǒng)為Mamdani模糊模型，輸出為模糊量。

Sugeno模糊模型輸出隸屬函數(shù)為constant或linear，其函數(shù)形式為：它與Mamdani模型的區(qū)別在于：（1）輸出變量為常量或線性函數(shù)；（2）輸出為精確量。2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院第6節(jié)Sugeno2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院2013研智能控制Mamdani模糊推理特點(diǎn)：輸出是模糊量→清晰化處理→清晰量。過程煩瑣，并具有隨意性，對模糊量進(jìn)行數(shù)學(xué)分析不方便。

1985年，日本學(xué)者Takagi和Sugeno提出了一種新的模糊推理模型----T-S型模糊推理模型。2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院Ma2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院2013研智能控制6.1.1雙輸入、單輸出系統(tǒng)的T-S型模糊推理模型1、T-S型模糊推理Mamdani型模糊推理：大前提：ifx1isA1andx2isA2,thenuisU

小前提：x1isA1*andx2isA2*————————————————————

結(jié)論：uisU*若系統(tǒng)局部線性、能夠進(jìn)行分段控制時(shí)，可改造為：大前提：ifx1isA1andx2isA2,thenu=f(x1,x2)

小前提：x1isA1*andx2isA2*————————————————————

結(jié)論：u=f(x1*,x2*)

當(dāng)f(x1,x2)的類型取x1和x2的線性函數(shù)時(shí)，這種推理就稱為T-S型模糊推理。2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院6.1.1雙輸入、單輸2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院2013研智能控制2、T-S型模糊推理系統(tǒng)⑴輸出函數(shù)f(x1,x2)的兩種形式①0階T-S型模糊推理：ifx1isA1andx2isA2,thenu=k②1階T-S型模糊推理：ifx1isA1andx2isA2,thenu=px1+qx2+r其中：A1

、A2----F集合

k、p、q、r----常數(shù)（根據(jù)系統(tǒng)的大量輸入-輸出數(shù)據(jù)，經(jīng)過辨識確定的）⑵計(jì)算系統(tǒng)輸出U的兩種方法

用n條模糊規(guī)則描述系統(tǒng)時(shí)，假設(shè)一組具體輸入的數(shù)據(jù)xi，它一般會與多個(gè)F集合相關(guān)，設(shè)激活了m條模糊規(guī)則，即

0階T-S型模糊推理：Ri:ifx1isA1iandx2isA2i,thenui=ki1階T-S型模糊推理：Ri:ifx1isA1iandx2isA2i,thenui=pix1+qix2+ri

（i=1、2、3……n）當(dāng)xi激活m條模糊規(guī)則時(shí)，輸出結(jié)論將由這m條規(guī)則的輸出ui決定。2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院2、T-S型模糊推理系統(tǒng)2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院2013研智能控制①加權(quán)求和法（簡稱wtsum）設(shè)第i條規(guī)則輸出的結(jié)果為ui，它的權(quán)重為wi，則總輸出為：其中：wi----第i條規(guī)則在總輸出中所占分量輕重的比例（權(quán)重）②加權(quán)平均法（簡稱wtaver）2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院①加權(quán)求和法（簡稱wts2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院2013研智能控制⑶計(jì)算每條規(guī)則權(quán)重wi的兩種方法為調(diào)節(jié)每條規(guī)則的權(quán)重，常加入一個(gè)“認(rèn)定權(quán)重”的人為因子Ri（設(shè)計(jì)人員認(rèn)為第i條規(guī)則在總輸出中的權(quán)重），對每條規(guī)則的權(quán)重用Ri進(jìn)行調(diào)節(jié)。實(shí)際計(jì)算中，常取認(rèn)定權(quán)重Ri=1。設(shè)第i條規(guī)則的權(quán)重為wi，則①取小法②乘積法2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院⑶計(jì)算每條規(guī)則權(quán)重wi的2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院2013研智能控制例：根據(jù)某非線性系統(tǒng)輸入-輸出的大量實(shí)測數(shù)據(jù)，通過辨識已經(jīng)得出描述它的三條T-S模糊規(guī)則，它們分別為R1、R2、R3，則有：

R1：ifx1ismf1andx2ismf3theny1=x1+x2；

R2：ifx1ismf2theny2=2x1；

R3：ifx2ismf4theny3=3x2。其中模糊集合mf1、mf2、mf3、mf4的隸屬函數(shù)，都可視為簡單的直線，分別為：mf1(x)=1-x/16;mf2(x)=x/60;mf3(x)=1-x/8;mf4(x)=3x/40試問當(dāng)測得x1=12且x2=5時(shí)，最終輸出量u為多少？2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院例：根據(jù)某非線性系統(tǒng)輸入2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院2013研智能控制解：根據(jù)題設(shè)，當(dāng)x1=12且x2=5時(shí)R1：mf1(12)=1-12/16=0.25mf3(5)=1-5/8=0.375y1=x1+x2=17R2：mf2(12)=12/60=0.2y2=2x1=2*12=24R3：mf4(5)=3*5/40=0.375y3=3x2=3*5=15為了計(jì)算系統(tǒng)總輸出，按照上述方法可有四種不同結(jié)論，為了加以區(qū)分，各種組合所得的結(jié)果分別用u1、u2、u3、u4表示。⑴按加權(quán)求和法（wtsum）計(jì)算總輸出①取小法w1=mf1(12)∧mf3(5)=0.25∧0.375=0.25w2=mf2(12)=0.2w3=mf4(5)=0.375總輸出為:u1=w1*y1+w2*y2+w3*y3=0.25*17+0.2*24+0.375*15≈14.6752012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院解：根據(jù)題設(shè)，當(dāng)x1=12012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院2013研智能控制②乘積法w1=mf1(12)*mf3(5)=0.25*0.375=0.09375；w2=mf2(12)=0.2；w3=mf4(5)=0.375總輸出為：u2=w1*y1+w2*y2+w3*y3=0.09375*17+0.2*24+0.375*15≈12.0188⑵按加權(quán)平均法（wtaver）計(jì)算總輸出①取小法w1=0.25；w2=0.2；w3=0.375總輸出為：②乘積法w1=0.09375；w2=0.2；w3=0.375總輸出為：

選用不同方法計(jì)算結(jié)果不同：u1=14.675、u2=12.018、u3=17.7878、u4=17.972，取那個(gè)值根據(jù)具體情況決定。2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院②乘積法2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院2013研智能控制6.2Sugeno模糊模型的設(shè)計(jì)

設(shè)輸入和，將它們模糊化為兩個(gè)模糊量：小，大。輸出為輸入的線性函數(shù)，模糊規(guī)則為：2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院6.2Sugeno模2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院2013研智能控制仿真設(shè)計(jì)：根據(jù)上述規(guī)則設(shè)計(jì)一個(gè)二輸入、單輸出的Sugeno模型，可觀察到輸入輸出隸屬函數(shù)曲線。仿真結(jié)果如圖所示。仿真程序：chap4_8.m仿真2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院仿真設(shè)計(jì)：2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院2013研智能控制圖

Sugeno模糊推理系統(tǒng)的輸入隸屬函數(shù)曲線

2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院圖Sugeno模糊推2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院2013研智能控制圖

Sugeno模糊推理系統(tǒng)的輸入/輸出曲線

2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院圖Sugeno模糊2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院2013研智能控制第7節(jié)基于Sugeno模糊模型的倒立擺模糊控制

7.1倒立擺模型的局部線性化

當(dāng)?shù)沽[的擺角和擺速很小時(shí)，其模型可進(jìn)行線性化，從而可實(shí)現(xiàn)基于Sugeno模糊模型的倒立擺模糊控制。倒立擺的動力學(xué)方程為：2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院第7節(jié)基于Sugen2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院2013研智能控制其中表示擺與垂直線的夾角，，表示擺的擺動角速度，，為重力加速度，為倒立擺的質(zhì)量，為擺長，，為小車質(zhì)量。當(dāng)擺角和擺速很小時(shí)，。在平面上對倒立擺模型進(jìn)行局部線性化，倒立擺的動力學(xué)方程可近似寫為：2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院其中表示擺與垂直線2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院2013研智能控制7.2仿真實(shí)例

取倒立擺參數(shù)，，。令，則倒立擺的動力學(xué)方程可表示為如下狀態(tài)方程：

其中，。

可得到Sugeno型模糊模型規(guī)則：

2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院7.2仿真實(shí)例

2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院2013研智能控制

選擇期望的閉環(huán)極點(diǎn)，采用的反饋控制，利用極點(diǎn)配置函數(shù)place(A,B,P)，可以得到系統(tǒng)的反饋增益矩陣F：

2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院選擇期望2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院2013研智能控制

設(shè)倒立擺的擺角范圍為度，擺角角速度范圍為度/秒，擺角角加速度范圍為度/秒2。采用三角形隸屬函數(shù)對擺角和擺角角速度進(jìn)行模糊化。擺角初始狀態(tài)為，運(yùn)行仿真程序chap4_9.m，倒立擺的擺角、角速度、控制輸出信號及模糊輸入隸屬函數(shù)曲線的仿真結(jié)果如圖所示。2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院設(shè)2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院2013研智能控制

第8節(jié)模糊控制的應(yīng)用

1模糊控制在家電中的應(yīng)用模糊電子技術(shù)是21世紀(jì)的核心技術(shù)，模糊家電是模糊電子技術(shù)的最重要應(yīng)用領(lǐng)域。所謂模糊家電，就是根據(jù)人的經(jīng)驗(yàn)，在電腦或芯片的控制下實(shí)現(xiàn)可模仿人的思維進(jìn)行操作的家用電器。幾種典型的模糊家電產(chǎn)品如下：（1）模糊電視機(jī)根據(jù)室內(nèi)光線的強(qiáng)弱自動調(diào)整電視機(jī)的亮度，根據(jù)人與電視機(jī)的距離自動調(diào)整音量，同時(shí)能夠自動調(diào)節(jié)電視機(jī)的色度、清晰度和對比度。2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院2013研智能控制1990年3月，日本的三洋公司研制并推出了一種采用模糊技術(shù)的彩色電視機(jī)，該電視機(jī)能夠根據(jù)室內(nèi)的亮度和觀看距離，對電視機(jī)的對比度進(jìn)行自動調(diào)節(jié)，保證在各種條件下都能獲得最佳的收看效果。（2）模糊空調(diào)模糊空調(diào)可靈敏地控制室內(nèi)的溫度。日本研制了一種模糊空調(diào)器，利用紅外線傳感器識別房間信息（人數(shù)、溫度、大小、門開關(guān)等）快速調(diào)整室內(nèi)溫度，提高了舒適感。（3）模糊微波爐日本夏普公司生產(chǎn)的RE-SEI型微波爐，內(nèi)部裝有12個(gè)傳感器，這些傳感器能對食品的重量、高度、形狀和溫度等進(jìn)行測量，并利用這些信息自動選擇化霜、再熱、燒烤和對流四種工作方式，并自動決定烹制時(shí)間。2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院12012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院2013研智能控制

（4）模糊洗衣機(jī)以我國生產(chǎn)的小天鵝模糊控制全自動洗衣機(jī)為例，它能夠自動識別洗衣物的重量、質(zhì)地、污臟性質(zhì)和程度，采用模糊控制技術(shù)來選擇合理的水位、洗滌時(shí)間、水流程序等，其性能已達(dá)到國外同類產(chǎn)品的水平。（5）模糊電動剃刀日本三洋、松下公司推出了模糊控制電動剃刀，通過利用傳感器分析胡須的生長情況和面部輪廓，自動調(diào)整刀片，并選擇最佳的剃削速度。2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院（4）模糊2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院2013研智能控制2模糊控制在過程控制中的應(yīng)用（1）工業(yè)爐方面：如退火爐、電弧爐、水泥窯、熱風(fēng)爐、煤粉爐的模糊控制。（2）石化方面：如蒸餾塔的模糊控制、廢水pH值計(jì)算機(jī)模糊控制系統(tǒng)、污水處理系統(tǒng)的模糊控制等。（3）煤礦行業(yè)：如選礦破碎過程的模糊控制、煤礦供水的模糊控制等。（4）食品加工行業(yè)：如甜菜生產(chǎn)過程的模糊控制、酒精發(fā)酵溫度的模糊控制等。2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院2模糊2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院2013研智能控制3模糊控制在機(jī)電行業(yè)中的應(yīng)用如集裝箱吊車的模糊控制、空間機(jī)器人柔性臂動力學(xué)的模糊控制、單片機(jī)溫度模糊控制、交流隨動系統(tǒng)的模糊控制、快速伺服系統(tǒng)定位的模糊控制、電梯群控系統(tǒng)多目標(biāo)模糊控制、直流無刷電機(jī)調(diào)速的模糊控制等。

2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院3模糊控制2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院2013研智能控制1模糊控制發(fā)展的幾個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)自從Zadeh提出模糊集理論以來，模糊控制開始了它的發(fā)展歷程。從歷史的發(fā)展來看，模糊控制發(fā)展的幾個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)見表4-14所示。第9節(jié)模糊控制的發(fā)展概況2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院1模糊控制發(fā)展的幾個(gè)轉(zhuǎn)2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院2013研智能控制表4-1模糊控制發(fā)展的轉(zhuǎn)折點(diǎn)時(shí)間研究人員研究成果1965Zadeh模糊集理論1972Zadeh模糊控制原理1973Zadeh復(fù)雜系統(tǒng)及決策過程的分析1974Mamdanietal蒸汽機(jī)的模糊控制1976Rutherfordetal模糊算法分析1977Ostergaad熱交換器和水泥窯模糊控制1977Willaeyetal最優(yōu)模糊控制1979Komolovetal有限自動機(jī)理論1980Tongetal污水處理過程的模糊控制1980Fukamietal模糊條件推理1983Hirotaetal概率模糊集理論1983Takagietal模糊控制規(guī)則的獲取1983Yasunobuetal預(yù)測模糊控制1984Sugenoetal汽車的停車模糊控制1985Kiszkaetal模糊系統(tǒng)的穩(wěn)定性1985Togaietal模糊芯片1986Yamakawa模糊控制的硬件系統(tǒng)1988Duboisetal逼近推理1988Czogala多輸入模糊控制系統(tǒng)1991DeNeyeretal內(nèi)模模型的模糊控制1992Yager模糊控制隸屬函數(shù)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)1992L.X.Wang模糊萬能逼近器1992L.X.Wang模糊規(guī)則的獲取1993L.X.Wang自適應(yīng)模糊控制器2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院表4-1模糊控制發(fā)展2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院2013研智能控制

模糊控制主要有以下幾個(gè)發(fā)展方向：

(1)Fuzzy-PID復(fù)合控制

Fuzzy-PID復(fù)合控制是將模糊控制與常規(guī)PID控制算法相結(jié)合的控制方法，以此達(dá)到較高的控制精度。它比單用模糊控制和單用PID控制均具有更好的控制性能。2模糊控制的發(fā)展方向2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院模糊控制2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院2013研智能控制(2)自適應(yīng)模糊控制自適應(yīng)模糊控制能自動地對模糊控制規(guī)則進(jìn)行修改和完善，以提高控制系統(tǒng)的性能。它具有自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)的能力，對于那些具有非線性、大時(shí)滯、高階次的復(fù)雜系統(tǒng)有著更好的控制效果。

(3)專家模糊控制專家模糊控制是將專家系統(tǒng)技術(shù)與模糊控制相結(jié)合的產(chǎn)物。引入專家系統(tǒng)可進(jìn)一步提高模糊控制的智能水平。專家模糊控制保持了基于規(guī)則的方法和模糊集處理帶來的靈活性，同時(shí)又把專家系統(tǒng)技術(shù)的知識表達(dá)方法結(jié)合進(jìn)來，能處理更廣泛的控制問題。2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院(2)自適應(yīng)2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院2013研智能控制(4)神經(jīng)模糊控制模糊控制規(guī)則和隸屬函數(shù)的獲取與確定是模糊控制中的“瓶頸”問題。神經(jīng)模糊控制是基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的模糊控制方法。該方法利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)能力，來獲取并修正模糊控制規(guī)則和隸屬函數(shù)。

(5)多變量模糊控制多變量模糊控制有多個(gè)輸入變量和輸出變量，它適用于多變量控制系統(tǒng)。多變量耦合和“維數(shù)災(zāi)”問題是多變量模糊控制需要解決的關(guān)鍵問題。2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院(4)神經(jīng)模糊2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院2013研智能控制3模糊控制面臨的主要任務(wù)（1）模糊控制的機(jī)理及穩(wěn)定性分析，新型自適應(yīng)模糊控制系統(tǒng)、專家模糊控制系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模糊控制系統(tǒng)和多變量模糊控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)；（2）模糊集成控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法研究?，F(xiàn)代控制理論、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與模糊控制的相互結(jié)合及相互滲透，可構(gòu)成模糊集成控制系統(tǒng)；（3）模糊控制在非線性系統(tǒng)應(yīng)用中的模糊建模、模糊規(guī)則的建立和推理算法的深入研究；（4）自學(xué)習(xí)模糊控制策略的研究；（5）常規(guī)模糊控制系統(tǒng)穩(wěn)定性的改善；（6）模糊控制芯片、模糊控制裝置及通用模糊控制系統(tǒng)的開發(fā)及工程應(yīng)用。2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院3模糊控制面臨的主要任2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院2013研智能控制

第8節(jié)模糊控制的應(yīng)用

1模糊控制在家電中的應(yīng)用模糊電子技術(shù)是21世紀(jì)的核心技術(shù)，模糊家電是模糊電子技術(shù)的最重要應(yīng)用領(lǐng)域。所謂模糊家電，就是根據(jù)人的經(jīng)驗(yàn)，在電腦或芯片的控制下實(shí)現(xiàn)可模仿人的思維進(jìn)行操作的家用電器。幾種典型的模糊家電產(chǎn)品如下：（1）模糊電視機(jī)根據(jù)室內(nèi)光線的強(qiáng)弱自動調(diào)整電視機(jī)的亮度，根據(jù)人與電視機(jī)的距離自動調(diào)整音量，同時(shí)能夠自動調(diào)節(jié)電視機(jī)的色度、清晰度和對比度。2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院2013研智能控制1990年3月，日本的三洋公司研制并推出了一種采用模糊技術(shù)的彩色電視機(jī)，該電視機(jī)能夠根據(jù)室內(nèi)的亮度和觀看距離，對電視機(jī)的對比度進(jìn)行自動調(diào)節(jié)，保證在各種條件下都能獲得最佳的收看效果。（2）模糊空調(diào)模糊空調(diào)可靈敏地控制室內(nèi)的溫度。日本研制了一種模糊空調(diào)器，利用紅外線傳感器識別房間信息（人數(shù)、溫度、大小、門開關(guān)等）快速調(diào)整室內(nèi)溫度，提高了舒適感。（3）模糊微波爐日本夏普公司生產(chǎn)的RE-SEI型微波爐，內(nèi)部裝有12個(gè)傳感器，這些傳感器能對食品的重量、高度、形狀和溫度等進(jìn)行測量，并利用這些信息自動選擇化霜、再熱、燒烤和對流四種工作方式，并自動決定烹制時(shí)間。2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院12012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院2013研智能控制

（4）模糊洗衣機(jī)以我國生產(chǎn)的小天鵝模糊控制全自動洗衣機(jī)為例，它能夠自動識別洗衣物的重量、質(zhì)地、污臟性質(zhì)和程度，采用模糊控制技術(shù)來選擇合理的水位、洗滌時(shí)間、水流程序等，其性能已達(dá)到國外同類產(chǎn)品的水平。（5）模糊電動剃刀日本三洋、松下公司推出了模糊控制電動剃刀，通過利用傳感器分析胡須的生長情況和面部輪廓，自動調(diào)整刀片，并選擇最佳的剃削速度。2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院（4）模糊2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院2013研智能控制2模糊控制在過程控制中的應(yīng)用（1）工業(yè)爐方面：如退火爐、電弧爐、水泥窯、熱風(fēng)爐、煤粉爐的模糊控制。（2）石化方面：如蒸餾塔的模糊控制、廢水pH值計(jì)算機(jī)模糊控制系統(tǒng)、污水處理系統(tǒng)的模糊控制等。（3）煤礦行業(yè)：如選礦破碎過程的模糊控制、煤礦供水的模糊控制等。（4）食品加工行業(yè)：如甜菜生產(chǎn)過程的模糊控制、酒精發(fā)酵溫度的模糊控制等。2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院2模糊2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院2013研智能控制3模糊控制在機(jī)電行業(yè)中的應(yīng)用如集裝箱吊車的模糊控制、空間機(jī)器人柔性臂動力學(xué)的模糊控制、單片機(jī)溫度模糊控制、交流隨動系統(tǒng)的模糊控制、快速伺服系統(tǒng)定位的模糊控制、電梯群控系統(tǒng)多目標(biāo)模糊控制、直流無刷電機(jī)調(diào)速的模糊控制等。

2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院3模糊控制2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院2013研智能控制1模糊控制發(fā)展的幾個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)自從Zadeh提出模糊集理論以來，模糊控制開始了它的發(fā)展歷程。從歷史的發(fā)展來看，模糊控制發(fā)展的幾個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)見表4-14所示。第9節(jié)模糊控制的發(fā)展概況2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院1模糊控制發(fā)展的幾個(gè)轉(zhuǎn)2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院2013研智能控制表4-1模糊控制發(fā)展的轉(zhuǎn)折點(diǎn)時(shí)間研究人員研究成果1965Zadeh模糊集理論1972Zadeh模糊控制原理1973Zadeh復(fù)雜系統(tǒng)及決策過程的分析1974Mamdanietal蒸汽機(jī)的模糊控制1976Rutherfordetal模糊算法分析1977Ostergaad熱交換器和水泥窯模糊控制1977Willaeyetal最優(yōu)模糊控制1979Komolovetal有限自動機(jī)理論1980Tongetal污水處理過程的模糊控制1980Fukamietal模糊條件推理1983Hirotaetal概率模糊集理論1983Takagietal模糊控制規(guī)則的獲取1983Yasunobuetal預(yù)測模糊控制1984Sugenoetal汽車的停車模糊控制1985Kiszkaetal模糊系統(tǒng)的穩(wěn)定性1985Togaietal模糊芯片1986Yamakawa模糊控制的硬件系統(tǒng)1988Duboisetal逼近推理1988Czogala多輸入模糊控制系統(tǒng)1991DeNeyeretal內(nèi)模模型的模糊控制1992Yager模糊控制隸屬函數(shù)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)1992L.X.Wang模糊萬能逼近器1992L.X.Wang模糊規(guī)則的獲取1993L.X.Wang自適應(yīng)模糊控制器2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院表4-1模糊控制發(fā)展2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院2013研智能控制

模糊控制主要有以下幾個(gè)發(fā)展方向：

(1)Fuzzy-PID復(fù)合控制

Fuzzy-PID復(fù)合控制是將模糊控制與常規(guī)PID控制算法相結(jié)合的控制方法，以此達(dá)到較高的控制精度。它比單用模糊控制和單用PID控制均具有更好的控制性能。2模糊控制的發(fā)展方向2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院模糊控制2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院2013研智能控制(2)自適應(yīng)模糊控制自適應(yīng)模糊控制能自動地對模糊控制規(guī)則進(jìn)行修改和完善，以提高控制系統(tǒng)的性能。它具有自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)的能力，對于那些具有非線性、大時(shí)滯、高階次的復(fù)雜系統(tǒng)有著更好的控制效果。

(3)專家模糊控制專家模糊控制是將專家系統(tǒng)技術(shù)與模糊控制相結(jié)合的產(chǎn)物。引入專家系統(tǒng)可進(jìn)一步提高模糊控制的智能水平。專家模糊控制保持了基于規(guī)則的方法和模糊集處理帶來的靈活性，同時(shí)又把專家系統(tǒng)技術(shù)的知識表達(dá)方法結(jié)合進(jìn)來，能處理更廣泛的控制問題。2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院(2)自適應(yīng)2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院2013研智能控制(4)神經(jīng)模糊控制模糊控制規(guī)則和隸屬函數(shù)的獲取與確定是模糊控制中的“瓶頸”問題。神經(jīng)模糊控制是基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的模糊控制方法。該方法利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)能力，來獲取并修正模糊控制規(guī)則和隸屬函數(shù)。

(5)多變量模糊控制多變量模糊控制有多個(gè)輸入變量和輸出變量，它適用于多變量控制系統(tǒng)。多變量耦合和“維數(shù)災(zāi)”問題是多變量模糊控制需要解決的關(guān)鍵問題。2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院(4)神經(jīng)模糊2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院2013研智能控制3模糊控制面臨的主要任務(wù)（1）模糊控制的機(jī)理及穩(wěn)定性分析，新型自適應(yīng)模糊控制系統(tǒng)、專家模糊控制系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模糊控制系統(tǒng)和多變量模糊控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)；（2）模糊集成控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法研究?，F(xiàn)代控制理論、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與模糊控制的相互結(jié)合及相互滲透，可構(gòu)成模糊集成控制系統(tǒng)；（3）模糊控制在非線性系統(tǒng)應(yīng)用中的模糊建模、模糊規(guī)則的建立和推理算法的深入研究；（4）自學(xué)習(xí)模糊控制策略的研究；（5）常規(guī)模糊控制系統(tǒng)穩(wěn)定性的改善；（6）模糊控制芯片、模糊控制裝置及通用模糊控制系統(tǒng)的開發(fā)及工程應(yīng)用。2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院3模糊控制面臨的主要任Sugeno模糊模型課件2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院2013研智能控制第6節(jié)Sugeno模糊模型6.1Sugeno模糊模型

傳統(tǒng)的模糊系統(tǒng)為Mamdani模糊模型，輸出為模糊量。

Sugeno模糊模型輸出隸屬函數(shù)為constant或linear，其函數(shù)形式為：它與Mamdani模型的區(qū)別在于：（1）輸出變量為常量或線性函數(shù)；（2）輸出為精確量。2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院第6節(jié)Sugeno2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院2013研智能控制Mamdani模糊推理特點(diǎn)：輸出是模糊量→清晰化處理→清晰量。過程煩瑣，并具有隨意性，對模糊量進(jìn)行數(shù)學(xué)分析不方便。

1985年，日本學(xué)者Takagi和Sugeno提出了一種新的模糊推理模型----T-S型模糊推理模型。2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院Ma2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院2013研智能控制6.1.1雙輸入、單輸出系統(tǒng)的T-S型模糊推理模型1、T-S型模糊推理Mamdani型模糊推理：大前提：ifx1isA1andx2isA2,thenuisU

小前提：x1isA1*andx2isA2*————————————————————

結(jié)論：uisU*若系統(tǒng)局部線性、能夠進(jìn)行分段控制時(shí)，可改造為：大前提：ifx1isA1andx2isA2,thenu=f(x1,x2)

小前提：x1isA1*andx2isA2*————————————————————

結(jié)論：u=f(x1*,x2*)

當(dāng)f(x1,x2)的類型取x1和x2的線性函數(shù)時(shí)，這種推理就稱為T-S型模糊推理。2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院6.1.1雙輸入、單輸2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院2013研智能控制2、T-S型模糊推理系統(tǒng)⑴輸出函數(shù)f(x1,x2)的兩種形式①0階T-S型模糊推理：ifx1isA1andx2isA2,thenu=k②1階T-S型模糊推理：ifx1isA1andx2isA2,thenu=px1+qx2+r其中：A1

、A2----F集合

k、p、q、r----常數(shù)（根據(jù)系統(tǒng)的大量輸入-輸出數(shù)據(jù)，經(jīng)過辨識確定的）⑵計(jì)算系統(tǒng)輸出U的兩種方法

用n條模糊規(guī)則描述系統(tǒng)時(shí)，假設(shè)一組具體輸入的數(shù)據(jù)xi，它一般會與多個(gè)F集合相關(guān)，設(shè)激活了m條模糊規(guī)則，即

0階T-S型模糊推理：Ri:ifx1isA1iandx2isA2i,thenui=ki1階T-S型模糊推理：Ri:ifx1isA1iandx2isA2i,thenui=pix1+qix2+ri

（i=1、2、3……n）當(dāng)xi激活m條模糊規(guī)則時(shí)，輸出結(jié)論將由這m條規(guī)則的輸出ui決定。2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院2、T-S型模糊推理系統(tǒng)2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院2013研智能控制①加權(quán)求和法（簡稱wtsum）設(shè)第i條規(guī)則輸出的結(jié)果為ui，它的權(quán)重為wi，則總輸出為：其中：wi----第i條規(guī)則在總輸出中所占分量輕重的比例（權(quán)重）②加權(quán)平均法（簡稱wtaver）2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院①加權(quán)求和法（簡稱wts2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院2013研智能控制⑶計(jì)算每條規(guī)則權(quán)重wi的兩種方法為調(diào)節(jié)每條規(guī)則的權(quán)重，常加入一個(gè)“認(rèn)定權(quán)重”的人為因子Ri（設(shè)計(jì)人員認(rèn)為第i條規(guī)則在總輸出中的權(quán)重），對每條規(guī)則的權(quán)重用Ri進(jìn)行調(diào)節(jié)。實(shí)際計(jì)算中，常取認(rèn)定權(quán)重Ri=1。設(shè)第i條規(guī)則的權(quán)重為wi，則①取小法②乘積法2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院⑶計(jì)算每條規(guī)則權(quán)重wi的2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院2013研智能控制例：根據(jù)某非線性系統(tǒng)輸入-輸出的大量實(shí)測數(shù)據(jù)，通過辨識已經(jīng)得出描述它的三條T-S模糊規(guī)則，它們分別為R1、R2、R3，則有：

R1：ifx1ismf1andx2ismf3theny1=x1+x2；

R2：ifx1ismf2theny2=2x1；

R3：ifx2ismf4theny3=3x2。其中模糊集合mf1、mf2、mf3、mf4的隸屬函數(shù)，都可視為簡單的直線，分別為：mf1(x)=1-x/16;mf2(x)=x/60;mf3(x)=1-x/8;mf4(x)=3x/40試問當(dāng)測得x1=12且x2=5時(shí)，最終輸出量u為多少？2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院例：根據(jù)某非線性系統(tǒng)輸入2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院2013研智能控制解：根據(jù)題設(shè)，當(dāng)x1=12且x2=5時(shí)R1：mf1(12)=1-12/16=0.25mf3(5)=1-5/8=0.375y1=x1+x2=17R2：mf2(12)=12/60=0.2y2=2x1=2*12=24R3：mf4(5)=3*5/40=0.375y3=3x2=3*5=15為了計(jì)算系統(tǒng)總輸出，按照上述方法可有四種不同結(jié)論，為了加以區(qū)分，各種組合所得的結(jié)果分別用u1、u2、u3、u4表示。⑴按加權(quán)求和法（wtsum）計(jì)算總輸出①取小法w1=mf1(12)∧mf3(5)=0.25∧0.375=0.25w2=mf2(12)=0.2w3=mf4(5)=0.375總輸出為:u1=w1*y1+w2*y2+w3*y3=0.25*17+0.2*24+0.375*15≈14.6752012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院解：根據(jù)題設(shè)，當(dāng)x1=12012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院2013研智能控制②乘積法w1=mf1(12)*mf3(5)=0.25*0.375=0.09375；w2=mf2(12)=0.2；w3=mf4(5)=0.375總輸出為：u2=w1*y1+w2*y2+w3*y3=0.09375*17+0.2*24+0.375*15≈12.0188⑵按加權(quán)平均法（wtaver）計(jì)算總輸出①取小法w1=0.25；w2=0.2；w3=0.375總輸出為：②乘積法w1=0.09375；w2=0.2；w3=0.375總輸出為：

選用不同方法計(jì)算結(jié)果不同：u1=14.675、u2=12.018、u3=17.7878、u4=17.972，取那個(gè)值根據(jù)具體情況決定。2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院②乘積法2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院2013研智能控制6.2Sugeno模糊模型的設(shè)計(jì)

設(shè)輸入和，將它們模糊化為兩個(gè)模糊量：小，大。輸出為輸入的線性函數(shù)，模糊規(guī)則為：2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院6.2Sugeno模2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院2013研智能控制仿真設(shè)計(jì)：根據(jù)上述規(guī)則設(shè)計(jì)一個(gè)二輸入、單輸出的Sugeno模型，可觀察到輸入輸出隸屬函數(shù)曲線。仿真結(jié)果如圖所示。仿真程序：chap4_8.m仿真2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院仿真設(shè)計(jì)：2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院2013研智能控制圖

Sugeno模糊推理系統(tǒng)的輸入隸屬函數(shù)曲線

2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院圖Sugeno模糊推2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院2013研智能控制圖

Sugeno模糊推理系統(tǒng)的輸入/輸出曲線

2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院圖Sugeno模糊2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院2013研智能控制第7節(jié)基于Sugeno模糊模型的倒立擺模糊控制

7.1倒立擺模型的局部線性化

當(dāng)?shù)沽[的擺角和擺速很小時(shí)，其模型可進(jìn)行線性化，從而可實(shí)現(xiàn)基于Sugeno模糊模型的倒立擺模糊控制。倒立擺的動力學(xué)方程為：2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院第7節(jié)基于Sugen2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院2013研智能控制其中表示擺與垂直線的夾角，，表示擺的擺動角速度，，為重力加速度，為倒立擺的質(zhì)量，為擺長，，為小車質(zhì)量。當(dāng)擺角和擺速很小時(shí)，。在平面上對倒立擺模型進(jìn)行局部線性化，倒立擺的動力學(xué)方程可近似寫為：2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院其中表示擺與垂直線2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院2013研智能控制7.2仿真實(shí)例

取倒立擺參數(shù)，，。令，則倒立擺的動力學(xué)方程可表示為如下狀態(tài)方程：

其中，。

可得到Sugeno型模糊模型規(guī)則：

2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院7.2仿真實(shí)例

2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院2013研智能控制

選擇期望的閉環(huán)極點(diǎn)，采用的反饋控制，利用極點(diǎn)配置函數(shù)place(A,B,P)，可以得到系統(tǒng)的反饋增益矩陣F：

2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院選擇期望2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院2013研智能控制

設(shè)倒立擺的擺角范圍為度，擺角角速度范圍為度/秒，擺角角加速度范圍為度/秒2。采用三角形隸屬函數(shù)對擺角和擺角角速度進(jìn)行模糊化。擺角初始狀態(tài)為，運(yùn)行仿真程序chap4_9.m，倒立擺的擺角、角速度、控制輸出信號及模糊輸入隸屬函數(shù)曲線的仿真結(jié)果如圖所示。2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院設(shè)2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院2013研智能控制

第8節(jié)模糊控制的應(yīng)用

1模糊控制在家電中的應(yīng)用模糊電子技術(shù)是21世紀(jì)的核心技術(shù)，模糊家電是模糊電子技術(shù)的最重要應(yīng)用領(lǐng)域。所謂模糊家電，就是根據(jù)人的經(jīng)驗(yàn)，在電腦或芯片的控制下實(shí)現(xiàn)可模仿人的思維進(jìn)行操作的家用電器。幾種典型的模糊家電產(chǎn)品如下：（1）模糊電視機(jī)根據(jù)室內(nèi)光線的強(qiáng)弱自動調(diào)整電視機(jī)的亮度，根據(jù)人與電視機(jī)的距離自動調(diào)整音量，同時(shí)能夠自動調(diào)節(jié)電視機(jī)的色度、清晰度和對比度。2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院2013研智能控制1990年3月，日本的三洋公司研制并推出了一種采用模糊技術(shù)的彩色電視機(jī)，該電視機(jī)能夠根據(jù)室內(nèi)的亮度和觀看距離，對電視機(jī)的對比度進(jìn)行自動調(diào)節(jié)，保證在各種條件下都能獲得最佳的收看效果。（2）模糊空調(diào)模糊空調(diào)可靈敏地控制室內(nèi)的溫度。日本研制了一種模糊空調(diào)器，利用紅外線傳感器識別房間信息（人數(shù)、溫度、大小、門開關(guān)等）快速調(diào)整室內(nèi)溫度，提高了舒適感。（3）模糊微波爐日本夏普公司生產(chǎn)的RE-SEI型微波爐，內(nèi)部裝有12個(gè)傳感器，這些傳感器能對食品的重量、高度、形狀和溫度等進(jìn)行測量，并利用這些信息自動選擇化霜、再熱、燒烤和對流四種工作方式，并自動決定烹制時(shí)間。2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院12012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院2013研智能控制

（4）模糊洗衣機(jī)以我國生產(chǎn)的小天鵝模糊控制全自動洗衣機(jī)為例，它能夠自動識別洗衣物的重量、質(zhì)地、污臟性質(zhì)和程度，采用模糊控制技術(shù)來選擇合理的水位、洗滌時(shí)間、水流程序等，其性能已達(dá)到國外同類產(chǎn)品的水平。（5）模糊電動剃刀日本三洋、松下公司推出了模糊控制電動剃刀，通過利用傳感器分析胡須的生長情況和面部輪廓，自動調(diào)整刀片，并選擇最佳的剃削速度。2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院（4）模糊2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院2013研智能控制2模糊控制在過程控制中的應(yīng)用（1）工業(yè)爐方面：如退火爐、電弧爐、水泥窯、熱風(fēng)爐、煤粉爐的模糊控制。（2）石化方面：如蒸餾塔的模糊控制、廢水pH值計(jì)算機(jī)模糊控制系統(tǒng)、污水處理系統(tǒng)的模糊控制等。（3）煤礦行業(yè)：如選礦破碎過程的模糊控制、煤礦供水的模糊控制等。（4）食品加工行業(yè)：如甜菜生產(chǎn)過程的模糊控制、酒精發(fā)酵溫度的模糊控制等。2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院2模糊2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院2013研智能控制3模糊控制在機(jī)電行業(yè)中的應(yīng)用如集裝箱吊車的模糊控制、空間機(jī)器人柔性臂動力學(xué)的模糊控制、單片機(jī)溫度模糊控制、交流隨動系統(tǒng)的模糊控制、快速伺服系統(tǒng)定位的模糊控制、電梯群控系統(tǒng)多目標(biāo)模糊控制、直流無刷電機(jī)調(diào)速的模糊控制等。

2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院3模糊控制2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院2013研智能控制1模糊控制發(fā)展的幾個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)自從Zadeh提出模糊集理論以來，模糊控制開始了它的發(fā)展歷程。從歷史的發(fā)展來看，模糊控制發(fā)展的幾個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)見表4-14所示。第9節(jié)模糊控制的發(fā)展概況2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院1模糊控制發(fā)展的幾個(gè)轉(zhuǎn)2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院2013研智能控制表4-1模糊控制發(fā)展的轉(zhuǎn)折點(diǎn)時(shí)間研究人員研究成果1965Zadeh模糊集理論1972Zadeh模糊控制原理1973Zadeh復(fù)雜系統(tǒng)及決策過程的分析1974Mamdanietal蒸汽機(jī)的模糊控制1976Rutherfordetal模糊算法分析1977Ostergaad熱交換器和水泥窯模糊控制1977Willaeyetal最優(yōu)模糊控制1979Komolovetal有限自動機(jī)理論1980Tongetal污水處理過程的模糊控制1980Fukamietal模糊條件推理1983Hirotaetal概率模糊集理論1983Takagietal模糊控制規(guī)則的獲取1983Yasunobuetal預(yù)測模糊控制1984Sugenoetal汽車的停車模糊控制1985Kiszkaetal模糊系統(tǒng)的穩(wěn)定性1985Togaietal模糊芯片1986Yamakawa模糊控制的硬件系統(tǒng)1988Duboisetal逼近推理1988Czogala多輸入模糊控制系統(tǒng)1991DeNeyeretal內(nèi)模模型的模糊控制1992Yager模糊控制隸屬函數(shù)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)1992L.X.Wang模糊萬能逼近器1992L.X.Wang模糊規(guī)則的獲取1993L.X.Wang自適應(yīng)模糊控制器2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院表4-1模糊控制發(fā)展2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院2013研智能控制

模糊控制主要有以下幾個(gè)發(fā)展方向：

(1)Fuzzy-PID復(fù)合控制

Fuzzy-PID復(fù)合控制是將模糊控制與常規(guī)PID控制算法相結(jié)合的控制方法，以此達(dá)到較高的控制精度。它比單用模糊控制和單用PID控制均具有更好的控制性能。2模糊控制的發(fā)展方向2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院模糊控制2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院2013研智能控制(2)自適應(yīng)模糊控制自適應(yīng)模糊控制能自動地對模糊控制規(guī)則進(jìn)行修改和完善，以提高控制系統(tǒng)的性能。它具有自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)的能力，對于那些具有非線性、大時(shí)滯、高階次的復(fù)雜系統(tǒng)有著更好的控制效果。

(3)專家模糊控制專家模糊控制是將專家系統(tǒng)技術(shù)與模糊控制相結(jié)合的產(chǎn)物。引入專家系統(tǒng)可進(jìn)一步提高模糊控制的智能水平。專家模糊控制保持了基于規(guī)則的方法和模糊集處理帶來的靈活性，同時(shí)又把專家系統(tǒng)技術(shù)的知識表達(dá)方法結(jié)合進(jìn)來，能處理更廣泛的控制問題。2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院(2)自適應(yīng)2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院2013研智能控制(4)神經(jīng)模糊控制模糊控制規(guī)則和隸屬函數(shù)的獲取與確定是模糊控制中的“瓶頸”問題。神經(jīng)模糊控制是基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的模糊控制方法。該方法利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)能力，來獲取并修正模糊控制規(guī)則和隸屬函數(shù)。

(5)多變量模糊控制多變量模糊控制有多個(gè)輸入變量和輸出變量，它適用于多變量控制系統(tǒng)。多變量耦合和“維數(shù)災(zāi)”問題是多變量模糊控制需要解決的關(guān)鍵問題。2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院(4)神經(jīng)模糊2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院2013研智能控制3模糊控制面臨的主要任務(wù)（1）模糊控制的機(jī)理及穩(wěn)定性分析，新型自適應(yīng)模糊控制系統(tǒng)、專家模糊控制系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模糊控制系統(tǒng)和多變量模糊控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)；（2）模糊集成控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法研究。現(xiàn)代控制理論、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與模糊控制的相互結(jié)合及相互滲透，可構(gòu)成模糊集成控制系統(tǒng)；（3）模糊控制在非線性系統(tǒng)應(yīng)用中的模糊建模、模糊規(guī)則的建立和推理算法的深入研究；（4）自學(xué)習(xí)模糊控制策略的研究；（5）常規(guī)模糊控制系統(tǒng)穩(wěn)定性的改善；（6）模糊控制芯片、模糊控制裝置及通用模糊控制系統(tǒng)的開發(fā)及工程應(yīng)用。2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院3模糊控制面臨的主要任2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院2013研智能控制

第8節(jié)模糊控制的應(yīng)用

1模糊控制在家電中的應(yīng)用模糊電子技術(shù)是21世紀(jì)的核心技術(shù)，模糊家電是模糊電子技術(shù)的最重要應(yīng)用領(lǐng)域。所謂模糊家電，就是根據(jù)人的經(jīng)驗(yàn)，在電腦或芯片的控制下實(shí)現(xiàn)可模仿人的思維進(jìn)行操作的家用電器。幾種典型的模糊家電產(chǎn)品如下：（1）模糊電視機(jī)根據(jù)室內(nèi)光線的強(qiáng)弱自動調(diào)整電視機(jī)的亮度，根據(jù)人與電視機(jī)的距離自動調(diào)整音量，同時(shí)能夠自動調(diào)節(jié)電視機(jī)的色度、清晰度和對比度。2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院2013研智能控制1990年3月，日本的三洋公司研制并推出了一種采用模糊技術(shù)的彩色電視機(jī)，該電視機(jī)能夠根據(jù)室內(nèi)的亮度和觀看距離，對電視機(jī)的對比度進(jìn)行自動調(diào)節(jié)，保證在各種條件下都能獲得最佳的收看效果。（2）模糊空調(diào)模糊空調(diào)可靈敏地控制室內(nèi)的溫度。日本研制了一種模糊空調(diào)器，利用紅外線傳感器識別房間信息（人數(shù)、溫度、大小、門開關(guān)等）快速調(diào)整室內(nèi)溫度，提高了舒適感。（3）模糊微波爐日本夏普公司生產(chǎn)的RE-SEI型微波爐，內(nèi)部裝有12個(gè)傳感器，這些傳感器能對食品的重量、高度、形狀和溫度等進(jìn)行測量，并利用這些信息自動選擇化霜、再熱、燒烤和對流四種工作方式，并自動決定烹制時(shí)間。2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院12012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院2013研智能控制

（4）模糊洗衣機(jī)以我國生產(chǎn)的小天鵝模糊控制全自動洗衣機(jī)為例，它能夠自動識別洗衣物的重量、質(zhì)地、污臟性質(zhì)和程度，采用模糊控制技術(shù)來選擇合理的水位、洗滌時(shí)間、水流程序等，其性能已達(dá)到國外同類產(chǎn)品的水平。（5）模糊電動剃刀日本三洋、松下公司推出了模糊控制電動剃刀，通過利用傳感器分析胡須的生長情況和面部輪廓，自動調(diào)整刀片，并選擇最佳的剃削速度。2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院（4）模糊2012-10-15上海應(yīng)用技術(shù)