模糊控制的優(yōu)缺點(diǎn)

1、L模糊限制中模糊的含義模糊限制中的模糊其實(shí)就是不確定性.附屬于該概念和不屬于該概念之間沒(méi)有明顯的分界線(xiàn).模糊的概念導(dǎo)致了模糊現(xiàn)象.2 .模糊限制的定義模糊限制就是利用模糊數(shù)學(xué)知識(shí)模仿人腦的思維對(duì)模糊的現(xiàn)象進(jìn)行識(shí)別和判斷,給出精確的限制量,利用計(jì)算機(jī)予以實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)限制.3 .模糊限制的根本思想模糊限制的根本思想：根據(jù)操作人員的操作經(jīng)驗(yàn),總結(jié)出一套完整的限制規(guī)那么,根據(jù)系統(tǒng)當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài),經(jīng)過(guò)模糊推理,模糊判斷等運(yùn)算求出限制量,實(shí)現(xiàn)對(duì)被限制對(duì)象的限制.4 .模糊的限制的特點(diǎn)不完全依賴(lài)于純粹的數(shù)學(xué)模型,依賴(lài)的是模糊規(guī)那么.模糊規(guī)那么是操作者經(jīng)過(guò)大量的操作實(shí)踐總結(jié)出來(lái)的一套完整的限制規(guī)那么.模糊限制的

2、對(duì)象稱(chēng)為黑匣(由于不知道被控對(duì)象的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、機(jī)理,無(wú)法用語(yǔ)言去描述其運(yùn)動(dòng)規(guī)律,無(wú)法去建立精確的數(shù)學(xué)模型).但是模糊規(guī)那么又是模糊數(shù)學(xué)模型.5模糊限制的優(yōu)缺點(diǎn)及需要解決的問(wèn)題分析1.1 模糊限制的優(yōu)點(diǎn)(1)使用語(yǔ)言方便,可不需要過(guò)程的精確數(shù)學(xué)模型；(不需要精確的數(shù)學(xué)模型)(2)魯棒性強(qiáng),適于解決過(guò)程限制中的非線(xiàn)性、強(qiáng)耦合時(shí)變、滯后等問(wèn)題；件棒性即系統(tǒng)的健壯性.(3)有較強(qiáng)的容錯(cuò)水平.具有適應(yīng)受控對(duì)象動(dòng)力學(xué)特征變化、環(huán)境特征變化和動(dòng)行條件變化的水平；(4)操作人員易于通過(guò)人的自然語(yǔ)言進(jìn)行人機(jī)界面聯(lián)系,這些模糊條件語(yǔ)句容易加到過(guò)程的限制環(huán)節(jié)上.5 .2模糊限制的缺點(diǎn)(1)信息簡(jiǎn)單的模糊處理將導(dǎo)致系統(tǒng)

3、的限制精度降低和動(dòng)態(tài)品質(zhì)變差；(2)模糊限制的設(shè)計(jì)尚缺乏系統(tǒng)性,無(wú)法定義限制目標(biāo).6 .模糊數(shù)學(xué)模糊數(shù)學(xué)就是利用數(shù)學(xué)知識(shí)研究和解決模糊現(xiàn)象.在數(shù)學(xué)和模糊現(xiàn)象之間架起了一座橋梁.6.1 模糊集合的概念每一個(gè)概念都有內(nèi)涵和外延.內(nèi)涵就是指概念的本質(zhì)屬性的集合.外延就是符合某種本質(zhì)屬性的全體對(duì)象的集合.模糊數(shù)學(xué)的根底就是模糊理論集.在模糊集合設(shè)計(jì)到的論域U上,給定了一個(gè)映射A,A：UtO,1,x-4(x),那么稱(chēng)A為論域U上的模糊集合或者模糊子集；4a(x)表示U中各個(gè)元素x屬于集合A的程度,稱(chēng)為元素x屬于模糊集合A的隸屬函數(shù).當(dāng)x是一個(gè)確定的毛時(shí),稱(chēng)4(%)為元素5對(duì)于模糊集合A的隸屬度.F集合引

4、出的幾個(gè)概念1)模糊數(shù)：支集,SuppA=x|xgU,4x)>0稱(chēng)為SuppA為F集合A的支集.(supporter).KerA=xxgU,A(x)=1那么稱(chēng)KerA為F集合A的核(kernel)oKerA*.的模糊集合A稱(chēng)為正規(guī)F集.SuppA和KerA都是屬于經(jīng)典集合.2)數(shù);I與F集合A的數(shù)積從F集合的定義和表示方法來(lái)看,隸屬函數(shù)是模糊集合的核心,F集合完全由隸屬函數(shù)來(lái)描述.給出一個(gè)模糊集合,就要給出論域中各元素對(duì)于該模糊集合的隸屬函數(shù).隸屬函數(shù)的主觀(guān)隨意性,正好反映了人的只能技巧,經(jīng)驗(yàn),理解等不同的智慧隸屬函數(shù)確實(shí)定隸屬函數(shù)是由人的主管意動(dòng)性來(lái)限制,所以隸屬函數(shù)確實(shí)定方法是多樣性

5、的,但是無(wú)論用什么方法確定出來(lái)的隸屬函數(shù)都應(yīng)該反映出模糊概念或者事物的漸變性,穩(wěn)定性和連續(xù)性.隸屬函數(shù)應(yīng)該是連續(xù)的、對(duì)稱(chēng)的.隸屬函數(shù)在整體上都應(yīng)該取成凸F集,單峰饅頭型.隸屬函數(shù)確實(shí)定方法：(所有的方法都離不開(kāi)人類(lèi)的主觀(guān)意動(dòng)和客觀(guān)的實(shí)際經(jīng)驗(yàn))1 .模糊統(tǒng)計(jì)法根據(jù)所提出的模糊概念對(duì)多人進(jìn)行統(tǒng)計(jì),提出與之對(duì)應(yīng)的模糊集合A,確定不同元素隸屬于某個(gè)模糊結(jié)合的隸屬度.2 .二元比照排序法在論域里的多個(gè)元素里,兩兩進(jìn)行比照來(lái)確定某種特定意義下的順序,據(jù)此決定出他們對(duì)于該隸屬函數(shù)的大體形狀.3 .專(zhuān)家推理演繹直接給出該元素隸屬于某個(gè)F集合的隸屬度4 .神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)功能,將大量的測(cè)試數(shù)據(jù)輸入到

6、某個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)器,自動(dòng)生成一個(gè)隸屬函數(shù),再經(jīng)過(guò)測(cè)試,學(xué)習(xí)來(lái)確定隸屬函數(shù)的某些參數(shù).常用的隸屬函數(shù)(三角形,梯形,鐘形,高斯型及Sigmoid)模糊集合的根本運(yùn)算規(guī)那么分配律Ac(BuC)二(AcB)(AcC)Ad(BcC)二(AoB)c(AoC)結(jié)合律(AcB)cOAc(BcC)Au(BuC)二(AuB)uC交換律AcB二BcAAcB二BcA吸收律(AcB)-A=A(AuB)cA二A經(jīng)典集合中的互補(bǔ)律在模糊集合中不再成立模糊集合的誕生解決了清楚數(shù)值和模糊概念之間的相互映射問(wèn)題.模糊數(shù)學(xué)是以模糊集合為根底.以A為空間,空間中的點(diǎn)或者元素用a來(lái)表示,即A=a,模糊集B是一個(gè)集合,是用隸屬度u來(lái)表示元

7、素a是不是屬于模糊集合B的特征4.3模糊限制理論需解決的問(wèn)題模糊限制理論經(jīng)過(guò)近幾十年的開(kāi)展,已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用.但模糊限制理論也還存在一些缺乏,還有一些亟待解決的問(wèn)題,歸納如下：(1)要揭示模糊限制器的實(shí)質(zhì)和工作機(jī)理,解決穩(wěn)定性和魯棒性理論分析的問(wèn)題°(2)很多應(yīng)用和經(jīng)驗(yàn)說(shuō)明,模糊限制的魯棒性?xún)?yōu)于傳統(tǒng)限制策略.但模糊限制和傳統(tǒng)限制的魯棒性的比照關(guān)系究竟是怎么樣,尚缺少理論分析和數(shù)學(xué)推導(dǎo)方面的比擬.(3)模糊限制規(guī)那么和隸屬度函數(shù)的獲取與確定是模糊限制中的瓶頸問(wèn)題.目前模糊限制規(guī)那么中模糊子集的一般選取都是以下3種:w負(fù)大,負(fù)小,零,正小,正大二但但EPB或巳二負(fù)大,負(fù),負(fù),零,正,

8、正,正NB,即帆33,PS,FMFB)或與負(fù)大,負(fù)中,負(fù)小,零負(fù)零正,正小,正中,正大=NB,NM,NS,NZ,PZ,PS,PM,PB,而隸屬度函數(shù)通常選用的為三角隸屬度函數(shù),以第3種模糊子集為例,對(duì)應(yīng)的隸屬函數(shù)如圖3示.而規(guī)那么中模糊了集及隸屬度函數(shù)的選擇大多數(shù)取決于經(jīng)驗(yàn),缺少相應(yīng)的理論根據(jù).(4)在多變量模糊限制中,需要對(duì)多變量耦合和三維數(shù)災(zāi)&問(wèn)題進(jìn)行研究,這些問(wèn)題的解決與否將是多變量模糊限制能否廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵.模糊化子集和模糊化等級(jí)5模糊限制的開(kāi)展趨勢(shì)模糊限制的開(kāi)展大致有以下幾個(gè)方向：(1)復(fù)合模糊限制器.繼續(xù)研究模糊限制和PID限制器、變節(jié)構(gòu)限制器、模糊H限制器等的組合研究,設(shè)

9、計(jì)出滿(mǎn)足各種不同指標(biāo)要求的限制器.(2)和各種智能優(yōu)化算法相結(jié)合的模糊限制.各種智能優(yōu)化算法(如遺傳算法、模擬退火算法、粒子群優(yōu)化算法等)能夠?qū)δ：拗埔?guī)那么進(jìn)行動(dòng)態(tài)尋優(yōu),故能在線(xiàn)修改模糊限制規(guī)那么,改善系統(tǒng)的限制品質(zhì).(3)專(zhuān)家模糊限制.專(zhuān)家模糊是將專(zhuān)家系統(tǒng)技術(shù)與模糊限制相結(jié)合的產(chǎn)物.引入專(zhuān)家系統(tǒng),可進(jìn)一步提升模糊限制的智能水平,專(zhuān)家模糊限制保持了基于規(guī)那么的方法和模糊集處理帶來(lái)的靈活性,同時(shí)又把專(zhuān)家系統(tǒng)技術(shù)的知識(shí)表達(dá)方法結(jié)合起來(lái),能處理更廣泛的限制問(wèn)題.(4)多變量模糊限制.研究多變量模糊限制中存在著的多變量耦合和三維數(shù)災(zāi)&等問(wèn)題.(5)很多公開(kāi)發(fā)表的文獻(xiàn)對(duì)所設(shè)計(jì)模糊限制器的穩(wěn)定性及魯棒性分析采用仿真實(shí)驗(yàn)的方法,而采用理論分析的較少.對(duì)混合模糊系統(tǒng)的穩(wěn)定性及魯棒性分析一般有2種方法:第1種方法利用模糊系統(tǒng)辨識(shí)的方法將限制