(英文PPT5)模糊控制讲义第二章(2.7 2.8)
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第2章-模糊逻辑控制

例2.3 设论域X={x1, x2, x3, x4, } 以及模糊集合
求 解:
2.2.3模糊集合运算的基本性质 1分配律
2 结合律 3 交换律 4吸收律
5.幂等律 6.同一律
其中x表示论域全集,Φ表示空集。 7.达·摩根律
8.双重否定律 以上运算性质与普通集合的运算性质完全相同,但是在普通集合 中成立的排中律和 矛盾律对于模糊集合不再成立,即
模糊集合的表示方法
序偶 A x, Ax x X
紧凑形式
模糊集合的例子
例2.1 在整数1.2,…,10组成的论域中, 即论域X={1,2,3,4,5,6,7,8,9,10}.设A表示模糊集合“几个”。 并设各元素的隶属度函数依次为
Ax 0,0,0.3,0.7,1,1,0.7,0.3,0,0
9.α截集到模糊集合的转换
即
2.2.4 模糊集合的其它类型运算 1.代数和
若有三个模糊集合A、B和C,对于所有的 均有
2.代数积 3.有界和 4.有界差 5.有界积 6.强制和
7.强制积
2.3 模糊关系
2.3.1 模糊关系的定义及表示
定义:n元模糊关系R是定义在直积 X1 X 2 X n 上的模糊集合.
2.2 模糊集合及其运算
2.2.1 模糊集合的定义及表示方法
上节介绍了模糊性的概念.例如到苹果园去摘“大苹果”,这里“大 苹果”便是 个 模糊的概念。如果将“大苹果”看作是一个集合.则 “大苹果”便是一个模糊集合。如前所述. 若认为差不多比2两重的 苹果称之为“大苹果”,那么,2.5两的苹果应毫无疑问地属于 “大 苹果”,如对此加以量化,则可设其属于的程度为1.2.1两苹果属于 “大苹果”的程度譬如说为0.7,2两苹果居于的程度为0.5,1.9两的 苹果届于的程度为0.3等等。以后称属 于的程度为隶属度函数,其值 可在0~1之间连续变化。可见,隶属度函数反映了模糊集合 中的元素 属于该集合的程度。若模糊集合“大苹果”用大写字母A表示,隶属 度函数用µ 表示。A中的元素用x表示,则µA (x)便表示x属于A的隶属度, 对上面的数值例子可写成
(第五讲)模糊理论PPT课件

2021/3/12
6
模糊集与隶属函数(3)
例2.8 论域U={高山,刘水,秦声},用模糊集A表 示“学习好”这个概念。
解:先给出三人的平均成绩:
高山:98分,刘水:90分,秦声:86分 上述成绩除以100后,就分别得到了各自对“学
习好”的隶属度:
μA(高山)=0.98,μA(刘水)=0.90 ,μA(秦声)=0.86 则模糊集A为:
则A:B A(u) B (u) / u
uU
1/u
[1 (u 25)2]1 / u
[1 ( 5 )2]1 / u
0u25
25uu
5
uu100
u 50
A B A(u) B (u) / u uU
[1 ( 5 )2]1 / u
[1 (u 25)2]1 / u
50uu
u 50
]1
当50 u 100
9
模糊集的表示方法(3)
• 无论论域U有限还是无限,离散还是连续, 扎德用如下记号作为模糊集A的一般表示 形式:
A A(u)/u uU
• U上的全体模糊集,记为:
F(U)={A|μA:U→[0,1]}
2021/3/12
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模糊集的运算(1)
模糊集上的运算主要有:包含、交、并、补等等。
uu100
5
A 1/u
1[1 ( 5 )2]1 / u
2021/3/120u50
50u100
u 50
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模糊集的运算(4)
其它的模糊集运算:
• 有界和算子 和有界积算子
A B:m in{1,A(u)B(u)} AB:m ax{0,A(u)B(u)1 }
• 概率和算子ˆ 与实数积算子·
第二章 模糊控制

~ ~
0.5 0.2 0.3 0.8 0.4 0.1 0.2 0.7 0.1 0.4 0.2 0.3 0.1 0.2 0.1 a b c d e a b c d e
0.5 0.2 0.3 0.8 0.4 0.1 0.2 0.7 0.1 0.4 0.5 0.8 0.4 0.7 0.4 a b c d e a b c d e
* 表征法
表征法将集合中所有元素的共同特征列在大括号中表征出来。 上例中的集合A也可用表征法表示为 A={a|a为偶数,10≤a ≤20}
第二章 模糊控制
19
2.2.1 经典集合
3)集合的运算
* 集合交 设X,Y为两个集合,由既属于X又属于Y的元素组 成的集合P 称为X,Y 的交集,记作 P=X∩Y * 集合并 设X,Y为两个集合,由属于X或者属于Y的元素 组成的集合Q称为X,Y的并集,记作 Q=X∪Y * 集合补 在论域Y上有集合X,则X的补集为
21
2.2.1 经典集合
4) 集合的特征函数
设x为论域X中的元素, A为论域X中定义的一个集合,则x和A的 关系可以用集合A的特征函数来表示。它的值域是{0,1},它表示元 素x是否属于集合A。如果x属于集合A,那么的值为1;如果x不属于 集合A,那么的值为0。即
1, x A A ( x) 0, x A
* 集合 具有特定属性的对象的全体,称为集 合。例如: “西安科技大学的学生” 可以作为一个集合。集合通常用大写 字母A,B,……,Z来表示。 * 元素 组成集合的各个对象,称为元素,也 称为个体。通常用小写字母a, b,……,z来表示。 * 论域 所研究的全部对象的总和,叫做论域, 也叫全集合。 * 空集 不包含任何元素的集合,称为空集, 记做Φ。 * 子集 集合中的一部分元素组成的集合,称 为集合的子集。
0.5 0.2 0.3 0.8 0.4 0.1 0.2 0.7 0.1 0.4 0.2 0.3 0.1 0.2 0.1 a b c d e a b c d e
0.5 0.2 0.3 0.8 0.4 0.1 0.2 0.7 0.1 0.4 0.5 0.8 0.4 0.7 0.4 a b c d e a b c d e
* 表征法
表征法将集合中所有元素的共同特征列在大括号中表征出来。 上例中的集合A也可用表征法表示为 A={a|a为偶数,10≤a ≤20}
第二章 模糊控制
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2.2.1 经典集合
3)集合的运算
* 集合交 设X,Y为两个集合,由既属于X又属于Y的元素组 成的集合P 称为X,Y 的交集,记作 P=X∩Y * 集合并 设X,Y为两个集合,由属于X或者属于Y的元素 组成的集合Q称为X,Y的并集,记作 Q=X∪Y * 集合补 在论域Y上有集合X,则X的补集为
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2.2.1 经典集合
4) 集合的特征函数
设x为论域X中的元素, A为论域X中定义的一个集合,则x和A的 关系可以用集合A的特征函数来表示。它的值域是{0,1},它表示元 素x是否属于集合A。如果x属于集合A,那么的值为1;如果x不属于 集合A,那么的值为0。即
1, x A A ( x) 0, x A
* 集合 具有特定属性的对象的全体,称为集 合。例如: “西安科技大学的学生” 可以作为一个集合。集合通常用大写 字母A,B,……,Z来表示。 * 元素 组成集合的各个对象,称为元素,也 称为个体。通常用小写字母a, b,……,z来表示。 * 论域 所研究的全部对象的总和,叫做论域, 也叫全集合。 * 空集 不包含任何元素的集合,称为空集, 记做Φ。 * 子集 集合中的一部分元素组成的集合,称 为集合的子集。
模糊控制与模糊策略讲义课件(ppt 78页)

若uj在第i 种意见vi中排第k位,设第k位的权重 为ak,则令Bi(uj)= ak(n – k ),称
m
B(uj) Bi(uj)
i1
为uj的加权Borda数。
名次
一
二
三
四
五
六
权重
0.35
0.25
0.18
0.11
0.07
0.04
B(u1)=7, B(u2)=5.75, B(u3)=1.98, B(u4)=1.91, B(u5)=0.51, B(u6)=0.75.
得到模糊控制量 。u~
❖ 模糊控制量清晰化,对对象进行一步控制,等到
第二次采样。
2/7/2020
^_^
6
❖ 范例:某电热炉用于对金属零件的热处理,要求保持炉 温600度恒定不变。
根据人工经验,控制规则可用语言描述如下。
若炉温低于600度则升压,低得越多升压越高;
若炉温高于600度则降压,高得越多降压越低;
+(0.5/0)+(0.5/1)+(0/2)+(0/3) 对上式控制量的模糊子集按照隶属度最大 原则,取控制量为-1级,即当炉温偏高时,应 降一点电压。
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模糊控制器设计的基本方法
❖ 1. 模糊控制器的结构设计 确定模糊控制器的输入、输出变量
(1)人机系统中的信息量:误差、误差变化、 误差变化的变化,以及人控制动作的输出量 (2)模糊控制器的输入、输出变量
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35
❖ 5.论域、量化因子、比例因子的选择
基本论域、模糊子集的论域、模糊语言 词集的总数(7、8)
Ke=n/xe;Kc=m/xc;量化因子一般远 大于1。Ku=yu/l,比例因子。
模糊控制ppt课件

糊控制的维数。
可编辑课件PPT
10
(1)一维模糊控制器 如图所示,一维模糊控制器的 输入变量往往选择为受控量和输入给定的偏差量E。由 于仅仅采用偏差值,很难反映过程的动态特性品质, 因此,所能获得的系统动态性能是不能令人满意的。 这种一维模糊控制器往往被用于一阶被控对象。
可编辑课件PPT
11
(2)二维模糊控制器 如图所示,二维模糊控 制器的两个输入变量基本上都选用受控变量和 输入给定的偏差E和偏差变化EC,由于它们能 够较严格地反映受控过程中输出变量的动态特 性,因此,在控制效果上要比一维控制器好得 多,也是目前采用较广泛的一类模糊控制器。
可编辑课件PPT
8
综上所述, 推理结果的获得,表示模糊控制的规 则推理功能已经完成。但所获得的结果仍是一个模 糊矢量,不能直接用来作为控制量,还必须作一次 转换,求得清晰的控制量输出,即为解模糊。 至 此 , 模糊控制器实际上就是依靠微机(或单片机)来 构成的。它的绝大部分功能都是由计算机程序来完 成的。随着专用模糊芯片的研究和开发,也可以由 硬件逐步取代各组成单元的软件功能。
7
3. 推理与解模糊接口
推理是模糊控制器中,根据输入模糊量,由模 糊控制规则完成模糊推理来求解模糊关系方程,并 获得模糊控制量的功能部分。在模糊控制中,考虑 到推理时间,通常采用运算较简单的推理方法。最
基本的有Zadeh近似推理,它包含有正向推理和逆 向推理两类。正向推理常被用于模糊控制中,而逆 向推理一般用于知识工程学领域的专家系统中。
系统的指令信号为恒定值,通过模糊控制器消除外界 对系统的扰动作用,使系统的输出跟踪输入的恒定值。 也称为“自镇定模糊控制系统”,如温度模糊控制系统。 (2)随动模糊控制系统
系统的指令信号为时间函数,要求系统的输出高精度 、快速地跟踪系统输入。也称为“模糊控制跟踪系统”或“ 模糊控制伺服系统”。
模糊控制技术第2章模糊逻辑的数学基础

③ 序偶表示法: 将论域中元素ui与其隶属度μF(ui)构成序偶来表示F,则 F={(u1,μF(u1)),(u2,μF(u2)),…,(un,μF(un))} (2.7)
第2章 模糊逻辑的数学基础 例2.1 在论域U={1,2,3,4,5,6,7,8,9,10}中
讨论“小的数”F这一模糊概念,分别写出上述三种模糊集 合的表达式。
概念的外延,一个概念所包含的那些区别于其他概念的全体 本质属性就是这概念的内涵。用集合论的观点来看,内涵是 集合的定义,外延就是组成集合的所有元素。一个概念的外 延就是一个集合。
集合中的个体称为元素,通常用小写字母u、v表示; 集 合的全体又称为论域,通常用大写字母U、V表示; u∈U, 表示元素u在集合论域U内。一个集合如果由有限个元素 组成,则称为有限集合,不是有限集合的集合称为无限集合。 集合可以是连续的,也可以是离散的。
第2章 模糊逻辑的数学基础
定义2.2 支集(Support):模糊集合的支集是一个普
通集合,它是由论域U中满足μF(u)>0的所有u组成的,即
S={u∈U|μF(u)>0}
(2.3)
例如,在图2.1中,模糊集合B(“中年”)的支集是开
区间(35,60)。
定义2.3 模糊单点(Singleton): 如果模糊集合F的支
第2章 模糊逻辑的数学基础
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,两者必居其 一,而且只居其一,绝对不允许模棱两可。例如,“大于100 的自 然数”是一个清晰的概念,该概念的内涵和外延均是明确的。
1. 经典集合定义 依据一定的标准进行分类,可以把不同的事物归于这一 类,或不归于这一类。 集合是具有某种特定属性的对象的全体。
第2章 模糊逻辑的数学基础 例2.1 在论域U={1,2,3,4,5,6,7,8,9,10}中
讨论“小的数”F这一模糊概念,分别写出上述三种模糊集 合的表达式。
概念的外延,一个概念所包含的那些区别于其他概念的全体 本质属性就是这概念的内涵。用集合论的观点来看,内涵是 集合的定义,外延就是组成集合的所有元素。一个概念的外 延就是一个集合。
集合中的个体称为元素,通常用小写字母u、v表示; 集 合的全体又称为论域,通常用大写字母U、V表示; u∈U, 表示元素u在集合论域U内。一个集合如果由有限个元素 组成,则称为有限集合,不是有限集合的集合称为无限集合。 集合可以是连续的,也可以是离散的。
第2章 模糊逻辑的数学基础
定义2.2 支集(Support):模糊集合的支集是一个普
通集合,它是由论域U中满足μF(u)>0的所有u组成的,即
S={u∈U|μF(u)>0}
(2.3)
例如,在图2.1中,模糊集合B(“中年”)的支集是开
区间(35,60)。
定义2.3 模糊单点(Singleton): 如果模糊集合F的支
第2章 模糊逻辑的数学基础
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,两者必居其 一,而且只居其一,绝对不允许模棱两可。例如,“大于100 的自 然数”是一个清晰的概念,该概念的内涵和外延均是明确的。
1. 经典集合定义 依据一定的标准进行分类,可以把不同的事物归于这一 类,或不归于这一类。 集合是具有某种特定属性的对象的全体。
《模糊控制应用》幻灯片

偏
全是正模糊量。
差
实际上一般霜厚度的给定值为零,
、
采样检测出的厚度即为霜厚度偏差e0。
偏
差
② 霜厚度偏差变化率Δe0的模糊量
变
三个模糊量:
化
小〔S〕 中〔M〕 大〔L〕。
率
也是正模糊量。
51
③ 加热丝控制
加
热
模糊量隶属函数采用单点形式:
丝
零〔Z〕
控
低〔L〕
制
中〔M〕
高〔H〕
52
④ 除霜控制规那么
③ 炉腔照明控制电路 是一个十分简单的开关电路。
14
⑷显示和报警电路
显
①显示电路 A. 四个发光二极管〔七段显示〕。
示
两位显示“分〞, 两位显示
和
“秒〞。
报
B. 指示灯一个:
警
指示微波炉处于工作或停顿状态。
电
②报警电路 由陶瓷喇叭组成。可用于在微波
路
炉工作倒计时为零时,或微波炉空载
时报警。
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⑸单片微机
加热丝工作控制
31
① 初始化
初
设置堆栈、
始
置I/O初态、
无数字显示的代码等。
化
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不 ②不定类型食物推理
定 类 型 食 物
〔以中等比热、中等功率情况进展推 理〕
用户将食品放入炉腔
→ 关上炉门
推
→ 按启动按键
理
→不定类型食物推理程序
段
33
特 ③特定类型食物推理
定
在用户键入“食物类型
类
〔即食物比热〕〞和“烹煮方
(在显示器上显示)
29
3.控制电路构造原理〔略〕
2019年第二章模糊控制系统.ppt

模糊系统万能逼近理论
• 必要条件:由于花费太多模糊集和模糊规则来获 取较好的逼近,无论从理论上还是在实际中都不 是所期望的。这促使我们研究模糊系统作为万能 函数逼近器并拥有最小系统构成的必要条件,从 而使这些必要条件能用于指导模糊系统开发者设 计更紧凑的模糊控制器和模糊模型 • 必要条件设置了需要的输入模糊集、输出模糊集 和模糊规则,表明了模糊系统需要的输入模糊集 和模糊规则的数目依赖于被逼近函数的极值点的 数目和位置
带Smith预估器的 模糊PID控制系统
Fuzzy PID Controller
e(n) Temperature setpoint Tsp
GE
GUI
FPI
+r(n)
பைடு நூலகம்
UFPI(n)
+ + GUD + +
UFPID(n)
+
P(s)e-s
Laser-Tissue Model
Tissue temperature y(n)
第二章 模糊控制系统
2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 概 述 模糊数学基础 模糊控制的基本原理 模糊控制系统的分析和设计 模糊控制的工程应用
模糊控制的发展简史
• 模糊理论是美国加利福尼亚大学的自动控制理论 专家L. A. Zadeh教授最先提出的。1965年,他在 “Information and Control”杂志上发表了 “Fuzzy Sets”一文,首次提出了模糊集合的概念 • 1974年英国教授Mamdani首次将模糊集合理论应 用于加热器的控制,他将基于规则系统的想法与 模糊参数相结合来构造控制器,模仿人类操作者 的操作经验 • 1985年Takagi和Sugeno提出了另一类具有线性规 则后项的模糊控制器,称之为Takagi-Sugeno (TS)模糊控制器
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2.8 Fuzzy Logic and Fuzzy Reasoning
2.8.1 Fuzzy logic 2.8.2 Fuzzy linguistic operator 2.8.3 Fuzzy linguistic variable 2.8.4 Fuzzy reasoning
2.8.1 Fuzzy logic
3 Determinant operator (判定化算子 判定化算子) 判定化算子
∆ ~ ~ (P A)(u) = dα [ A(u)] α
Where Pα is the determinant operator, dα is a real function in [0,1].
x ≤α 0 1 1 d α ( x) = α < x ≤ 1 − α (0 < α ≤ ) 2 2 x > 1−α 1
0 u > 30 [倾向young](u) = P1 [ young](u) = d 1 ([ young](u)) = 1 u ≤ 30 2 2
2.8.3 Fuzzy linguistic variable
Fuzzy linguistic variable is first brought up by Zadeh. Linguistic variable is the word of sentence in natural language, and not the value in math. Definition: A linguistic variable could be written as:
λ > 1 , H λ is
called concentrated operator. (集中化算子)
H
5 4
为相当,H 2 为很, H 4 为极.
2.8.2 Fuzzy linguistic operator
Example 2.8.1: [相当老](u )=
~ ~ ( H 5 A )( u ) = [ A ( u )] =
P : He is fond of English. Example: Q : He is fond of French.
The conjunction “or”, “and”, “not”, “if … then …” are often used to union two propositions into one.
is called the transpose of
v a.
2.7.1 Definition of fuzzy vector
~ We can express the fuzzy set A in finite space U after introducing the fuzzy vector. ∆ ~ a i = µ A ( u i ), i = 1, 2 , L , n
CHAPTER 2 Fuzzy Mathematics
2.7 Fuzzy Vector 2.8 Fuzzy Logic and Fuzzy Reasoning
2.7 Fuzzy Vector 2.7.1 Definition of fuzzy vector 2.7.2 Cartesian product of fuzzy vector 2.7.3 Dot product of fuzzy vector
2.8.2 Fuzzy linguistic operator
1 Tone operator (语气算子 语气算子) 语气算子 Definition:
~ A
∆ ~ ~ λ ( H λ A)(u ) =[ A(u )]
is a fuzzy set in U
,
Hλ
is tone operator,
λ is a positive real number.
~ ~ Definition: ( FA )( u ) = ( E o A )( u ) = ∨ ( E (u , v ) ∧ A ( v )) :
v∈U ∆
~ Where F is the fuzzy operator. E is a relation in U . ~ E is usually a normal school. −(u−v)2 e ~ | u − v |< δ E(u, v) = 0 | u − v |≥ δ
2.8.1 Fuzzy logic
The above examples are single proposition. It is often to unite two single propositions into one, which is called as a composite proposition. A proposition is usually written as a capital.
. ,
v a = (0.2,0.4,0.6,0.8)
v b = (0.7,0.5,0.3,0.2)
Note: The Cartesian product of fuzzy vector is a fuzzy matrix. And the dot product of fuzzy vector is a value.
Where δ is a parameter that reflects the degree of fuzziness.
2.8.2 Fuzzy linguistic operator
Example 2.8.2:
A(u ) is a certain number 4.
1 u = 4 A(u ) = 0 u ≠ 4
−(u−4)2
e ~ ~ (FA)(u) = (E o A)(u) = ∨ (E(u, v) ∧ A(v)) = v∈U 0
| u − 4 |< δ | u − 4 |≥ δ
( FA)(u ) is a fuzzy number that means round about 4.
2.8.2 Fuzzy linguistic operator
2.7.2 Cartesian product of fuzzy vector
v then the Cartesian product of fuzzy vectors a v and b is v v v∆ v
v Definition: a ∈ M 1×n
,
v b ∈ M 1×m
a×b =a ob
Some words are used in language in order to emphasize the affirmative tone, such as, very, quite, best. There are some others are often used to make a word fuzzy, such as, maybe, probably. And correspondingly, some words like “incline” are used to make something positive. All these words are called as fuzzy linguistic operators.
=
2.8.2 Fuzzy linguistic operator
λ < 1 , H λ is
H
1 4
called loose operator. (散漫化算子) 为微, H 1 为略, H 3 为比较.
2
4
2.8.2 Fuzzy linguistic operator
2 Fuzzy operator(模糊化算子) (模糊化算子)
4
5 4
0 5 u − 50 − 2 − 4 [1 + ( 5 ) ]
0 ≤ u ≤ 50 50 < u ≤ 200
~ ~ u )= ( H 4 A)(u ) = [ A(u )] 4 [极老](
0 [1 + ( u − 50 ) − 2 ] − 4 5 0 ≤ u ≤ 50 50 < u ≤ 200
2.8.1 Fuzzy logic
The above example (3) is discussed again here in order to derivate the fuzzy proposition. Here “high temperature” is a fuzzy conception apparently. So the sentence include fuzzy conception is called fuzzy proposition. Such sentence is very common in our life. For example:
~ P : He runs very quickly.
We use a value in [0,1] to describe the degree of how true or false a fuzzy proposition is.
2.8.2 Fuzzy linguistic operator
“1” is usually used to express that a proposition is true and “0” means false. So it is called the dualistic logic. And math studying on dualistic logic is called Boolean algebra or Logic algebra.
2.8.2 Fuzzy linguistic operator
Example 2.8.3: The membership function of fuzzy set “young” is