模糊控制技术

模糊控制技术：模糊控制技术是近代控制理论中的一种高级策略和新颖技术。模糊控制技术基于模糊数学理论，通过模拟人的近似推理和综合决策过程，使控制算法的可控性、适应性和合理性提高，成为智能控制技术的一个重要分支。

模糊控制理论的产生及其概要在控制技术的应用过程中，对于多变量、非线性、多因素影响的生产过程，即使不知道该过程的数学模型，有经验的操作人员也能够根据长期的实践观察和操作经验进行有效地控制，而采用传统的自动控制方法效果并不理想。从这一点引申开来，是否可将人的操作经验总结为若干条控制规则以避开复杂的模型建造过程?模糊控制理论与技术由此应运而生。模糊控制最重要的特征是反映人们的经验以及人们的常识推理规则，而这些经验与常识推理规则是通过语言来表达的。如“温度上升过快，则稍微降低升温速度” 就是一种基于经验表达的语言。在控制系统的运用初期，由于对系统缺乏了解，控制效果可能不太好，但经过若干次探索后终能实验预期的理想控制，这就是经验对模糊控制系统的重要性。与传统的控制相比较，模糊控制有其明显的优越性。由于模糊控制实质上是用计算机去执行操作人员的控制策略，因而可以避开对象复杂的数学模型，力图对人们关于某个控制问题的成功与失败的经验进行加工，总结出知识，从中提炼出控制规则，实现复杂系统的控制。模糊理论的基础是模糊集合理论，主要包括模糊集合理论、模糊逻辑、模糊推理和模糊控制等方面的内容。在普通集合中，任何一个元素或个体与任何一个集合之间的关系只有“属于”和“不属于”两种情况，两者必须其一，而且只居其一，绝对不允许模棱两可。鉴于普通集合只能表达“非此即彼”概念的情形，美国加州大学控制专家L.A.Zadeh 教授创立了模糊集合理论，即用模糊集合来刻画模糊概念。

这里提出了隶属函数的概念，所谓隶属函数，是指用于表征模糊集合隶属度的特征函数，即它表示论域中一个元素属于其模糊子集的程度。隶属程度取值介于0 和1 之间。隶属函数的确定实质上是人们对客观事物中介过渡的定性描述，这种描述本质上是客观的。由于模糊及理论研究的对象具有“模糊性”和经验性，每个人对同一模糊概念的认识和理解存在差异，因此，隶属函数的确定又含有一定的主观因素。尽管确定隶属函数的方法带有客观因素，但主观的反映和客观的存在是有一定的联系的，是受到客观之约的。因此，隶属函数的确定应遵守一些基本原则。如: 表示隶属函数的模糊集合必须是凸模糊集合;变量所取隶属函数通常是对称和平衡的，一般情况下，描述变量的语言值安排得越多，模糊控制系统的分辨率就越高，其系统响应的结果就越平滑，但模糊规则会明显增多，计算时间增加，设计困难加大。如果描述变量的语言值安排得太少，则其系统的响应可能会太不敏感，并可能无法及时提供输出控制跟随小的输入变化，以使系统的输出会在期望值附近振荡。实践表明，一般取3~9 个为宜，并且通常取奇数个，在“零”、“适中”或者“正常”集合的两边语言值通常对称取。隶属函数要符合人们的语义顺序，避免不恰当的重叠。