第六章高级控制技术.ppt

第六章 先进控制技术; 6.1 模糊控制技术 6.2 神经网络控制技术 6.3 专家控制技术 6.4 预测控制技术 6.5 其它先进控制技术;经典控制理论PID控制和直接数字控制对解决一般控制和线性定常系统问题十分有效。但是，在许多控制系统中，一些复杂被控对象(或过程)的特性很难用一般的物理或化学规律来描述，也没有适当的测试手段进行测试，并为其建立数学模型。对于这类被控对象(或过程)，用传统控制理论或现代控制理论很难取得满意的控制效果。然而，这类被控对象(或过程)在人工操作下却往往能正常运行，并达到一定预期的效果。;人的手动控制策略是通过操作者的学习、试验及长期经验积累而形成的，它通过人的自然语言来叙述，例如，用自定性的、不精确的及模糊的条件语句来表达：若炉温偏高，则减少燃料：若蓄水塔水位偏低，则加大进水流量；若燃烧废气中含氧量偏向，则减小助燃风量等。 由于自然语言具有模糊性，所以，这种语言控制也被称为模糊语言控制，简称模糊控制。;6.1 模糊控制技术 ;一、传统控制方法的局限性二、模糊控制理论的产生和发展三、模糊控制的概念和特点 四、模糊逻辑控制方法;一、传统控制方法的局限性;　　随着系统复杂程度的提高，将难以建立系统的精确数学模型和满足实时控制的要求。;　　模糊控制就是模仿人的控制过程，其中包含了人的控制经验和知识。 模糊控制方法既可用于简单的控制对象，也可用于复杂的过程。;模糊控制的主要应用领域; 中国批准863高技术计划，包括自动化领域的计算机集成制造系统和智能机器人两个主题(1986)。;日本SONY公司二足步行机械人SDR-4X(2002);鲜示厉赘景窑抨骚淋洞赚讯连直湛旱闯铸泼堪捎帮优该业糙烟胚壬蛹朱饯第六章高级控制技术第六章高级控制技术;模糊家用电器;日本机器人;邹人倜; 博创机器人演示;三、模糊控制的概念和特点 ;四、模糊逻辑控制方法;优点;6.1.2 经典集合论;模糊集合与经典集合;一、经典集合及其运算;三者相互关系;(1) 列举法 例如：“小于10的正奇数的集合”记为 {1，3，5，7，9}。;;4. 普通集合的基本运算;集???的直积;例: 设 ， 则直积;5. 普通集合运算的基本性质;4. 幂等律;8.吸收律 9．德·摩根律 ;10．双补律（复原律或称双重否定律） ;二、关系与映射;（2）二元关系 如果对集合中的元素之间搭配加以某种限制，则满足此限制的所有序偶 构成的集合是直积中的一个子集。 定义 设 X和 Y是两个非空集合， 集合 X和 Y的直积 的一个子集R称为X到Y的一个二元关系，简称关系。 ;（3）关系矩阵 关系R可用关系矩阵来表示。 关系矩阵的第 i 行第 j 列上的元素按如下定义 ; 定义 设X、Y是两个非空集合，如果存在一个法则f，使得对X中每个元素x，在Y中有唯一确定的元素y与之对应，则称 f 为从 X 到 Y 的映射，记作 ;6.1.3 模糊集合基础;模糊概念;一、模糊集合及其运算;人的“工作认真”程度在[0,1]中打分，便得到一个从U到[0,1]的映射，记模糊集 “工作认真”; 模糊集合的表达方式：; 例: 以人的岁数作为论域U＝[0,120]，单位是“岁”，那么“年轻”，“年老”，都是U上的模糊子集。规定小于25岁为年青，大于60岁为年老。则隶属函数如下：;2）当U为无限连续域时，Zadeh给出如下记法;2. 模糊集之间的运算;;例 设x={1,2,3}上有两个模糊子集为;设U为论域， ，则有;同一律;二、隶属度函数及其确定 ;2. 确定隶属函数应遵循的一些基本原则;;(2) 变量所取隶属度函数通常是对称的、平衡的;（4）论域中每个点至少属于一个隶属函数的区域，并应属于不超过两个隶属函数的区域。 （5）当两个隶属函数重叠时，重叠部分对两个隶属函数的最大隶属度不应有交叉。 （6）当两个隶属函数重叠时，重叠部分的任何点x的隶属函数的和应该小于或等于1。; 通常的方法是，初步确立粗略的隶属函数，然后再通过“学习”和不断的实践来修整、完善。;（1）经验直觉法 这种方法比较简单，人们利用专家或者熟练技工的经验来建立隶属函数。例如：可变模糊温度的隶属函数可以选择三角形函数 ; 对于不同的实验者，清晰集合Aλ可以有不同的边界。但它们都对应于同一个模糊集A。; （3） 三分法 例如建立“矮个子”，“中等个子”和“高个子”三个模糊集的隶属函数。取论域U =（0，3）（单位：米），每