智能控制 第二章——模糊控制的理论基础(三)

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五、模糊逻辑推理

1、模糊逻辑推理概述

(1)目前,主要不确定性推理方法有MYCIN法、主观贝叶斯方法、证据理论法和模糊逻辑推理法。模糊逻辑推理是不确定性推理方法的一种,其基础是模糊逻辑。

(2)模糊逻辑推理是以模糊判断为前提的,运用模糊语言规则,可推出一个新的模糊判断结论的方法。

①前提:用模糊语言写的规则,比如"if x is A then y is B"。

②输入:新的模糊事实,比如"x is A'"。

③输出:推导出新的模糊结论,比如"y is B'"。

(3)模糊逻辑推理可理解为模糊版的三段论,比如:

大前提:腿长则跑得快(模糊规则)

小前提:小王腿很长(模糊事实)

结论:小王跑步很快(模糊结论)

2、近似推理

(1)推理的结论也不是从前提中严格地推出来的,而是近似逻辑地推出的结论,通称为假言推理或是近似推理。

(2)近似推理的通用形式:

(3)模糊向量的笛卡尔乘积定义:

(4)Zadeh推理法:

①构造R矩阵的方式一------算术规则:

②构造R矩阵的方式二------极大极小规则:

(5)Mamdani推理法(工程中最常用):

(6)Baldwin模糊推理方法(反向推理):

(7)常见的近似推理模型:

①不区分:

②根据模糊集区分:

(8)近似推理的完整举例:

3、模糊条件推理

(1)模糊条件推理在控制中更加常用,基于if-else规则,描述为"如果X是A,则Y是B,否则Y是C",具体如下:

(2)模糊条件推理过程举例:

(3)模糊条件推理实际工程应用举例:

有一晶闸管调压装置,用来控制碳棒加热的卧式焙烧炉的炉温,根据熟练操作工人的经验,如果炉子某段炉温低,则晶闸管调压装置的指令电压应该调高,否则不要很高,那么需要解决两个问题:

①当炉温"偏低"和"高"时,指令电压该如何控制

4、多输入模糊推理

(1)如果各语言变量的论域是有限集时,即模糊子集的隶属度函数是离散的,则模糊逻辑推理过程可以用模糊关系矩阵的运算来描述:

已知"如果A且B,那么C",那么有"如果A'且B',那么C'",其中这6个都是模糊矩阵

(2)多输入模糊推理的核心公式:

(3)离散论域的标准计算步骤:

(4)离散论域的标准计算示例:

(5)多输入模糊推理的几何表示:

5、多输入多规则推理

(1)对于一个控制系统,通常都有一系列控制规则来构成一个完整的模糊控制系统。以二输入多规则为例:

(2)多输入多规则推理的几何表示:

(3)多输入多规则推理过程举例:

六、模糊关系方程的解

1、模糊关系方程的形式和应用情境

(1)模糊关系方程的标准形式:

(2)以上方程对应两种工程问题:

①建模辨识:已知输入A和输出B,求系统的关系矩阵R(也就是给系统建模)。

②控制逆问题:已知目标输出B和系统模型R,反推需要的输入A(比如控制里求控制量)。

2、复杂方程的拆解

3、一元模糊方程的解

4、多元模糊方程的解

(1)多元模糊方程的全部解求解:

(2)多元模糊方程的求解过程示例:

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