模糊控制:构建查询表与应用实例详解
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更新于2024-07-11
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模糊控制是一种模仿人类决策过程的控制策略,它利用模糊逻辑和集合论的思想,尤其是模糊集合理论,来处理不确定性和非线性问题。在本课程中,我们重点关注如何通过建立查询表来进行模糊控制。
首先,我们需要明确模糊控制的背景和基本概念。模糊控制理论起源于20世纪60年代,由美国教授L.A. Zadeh提出模糊集合的概念,这是一种超越传统布尔逻辑,允许部分匹配和不确定性存在的数学工具。随后,英国的E.H. Mamdani在1974年将这一理论首次应用到加热器的控制中,标志着模糊控制技术的实际应用开始。
在模糊控制的实施中,论域X、Y、Z上的量化等级值分别代表输入变量的可能取值范围。模糊集合被表示为n元、m元和l元的模糊向量,模糊关系R则是一个n行m列的矩阵,其中每个元素uij反映了输入值xi和yj经过模糊化处理后的控制量变化值。
建立查询表的过程至关重要,它包含了所有可能的输入输出对以及对应的控制量变化值。这些数据是通过离线计算得出的模糊矩阵运算结果,便于实时控制时快速查找和应用。在实际操作中,当输入变量经过论域变换后,可以通过查询表直接获取控制量的变化值,并结合比例因子调整输出,从而实现控制。
模糊控制的应用非常广泛,包括航空航天、无人驾驶车辆、生产调度系统、能源生产系统、过程控制系统以及机器人等领域。例如,在骑自行车和水箱水温控制这样的日常场景中,模糊控制可以提供更为灵活和适应性强的控制策略,尤其是在没有精确数学模型或者系统特性复杂的情况下。
在实现模糊控制时,与传统控制方法相比,其优势在于无需严格依赖于系统的数学模型,而是依赖于人类经验和知识的模糊表达。这种方法使得系统对环境变化和被控对象特性变化的适应性更强,特别适合于复杂且非线性的控制任务。
建立查询表是模糊控制的关键步骤,它将模糊逻辑和实际控制任务相结合,通过灵活的模糊推理机制实现了对复杂系统的有效控制。随着863高技术计划在中国的发展,模糊控制技术在中国的自动化领域得到了广泛应用和推广。
2021-07-03 上传
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