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計(jì)算機(jī)模糊控制算法
第!卷第&期
!##%年%月南通航運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)789:;’/8?8@’=A8;’/B=C@D;A@’/EDAFFA;>@8//C>C?GH0!;G0&I3J0!##%
計(jì)算機(jī)模糊控制算法
姜
（南通航運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院超南通!!
摘要$對(duì)一些復(fù)雜過(guò)程難以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，而由人來(lái)控制卻很好，文章分析了其中的原因，并將人的判定特點(diǎn)用模糊語(yǔ)言來(lái)表述，由此得到了模糊算法及過(guò)程的一個(gè)模糊模型，從而利用模糊模型和計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。
關(guān)鍵詞$模糊語(yǔ)言；模糊算法；模糊控制；模糊模型
中圖分類號(hào)：#!%&文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：’文章編號(hào)：&
!引言
教授在論文“模糊集合”中，引入“錄屬函數(shù)”這個(gè)概念，來(lái)描述差異美國(guó)自動(dòng)控制專家查得（/0’123456）
的中間過(guò)渡，由此誕生了模糊數(shù)學(xué)。模糊數(shù)學(xué)從它誕生的那天起，便和計(jì)算機(jī)的發(fā)展息息相關(guān)，相輔相成。利用模糊數(shù)學(xué)構(gòu)造數(shù)學(xué)模型，來(lái)編制計(jì)算機(jī)程序，可以更廣泛、更深入地模擬人的思維，從而提高計(jì)算機(jī)的“智力”。
現(xiàn)代控制理論已在諸如導(dǎo)彈，航空等一系列領(lǐng)域中得到了成功的應(yīng)用。但是現(xiàn)實(shí)中許多復(fù)雜的工業(yè)過(guò)程往往難以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，其困難可能來(lái)自難以對(duì)某一具體過(guò)程建立數(shù)學(xué)模型，以及由于過(guò)程的非線性，時(shí)變性或者難以測(cè)量等等，然而這些難以自動(dòng)控制的過(guò)程由人來(lái)控制卻往往工作得很好。
一般來(lái)說(shuō)，操作人員的控制方法是建立在直覺(jué)與經(jīng)驗(yàn)之上，這種方法可看成是一組探索式的判定規(guī)則，它有如下特點(diǎn)：
（由于在人腦判定的過(guò)程中存在著不精確這個(gè)固有特性，使人的控制動(dòng)作往往不穩(wěn)定，不一致以及主&）
觀隨意，因此也就很難解釋操作人員的控制行為。
（操作人員不但能對(duì)溫度、高度等簡(jiǎn)單的度量作出反應(yīng)，而且能觀察諸如顏色、氣味等復(fù)雜的度量模!）
式，甚至對(duì)無(wú)法度量的量，例如相貌也可作出反應(yīng)。這些觀察均有它的主觀性，但作出控制判定正是基于這些帶有主觀性的量。
不難想象，如果我們能把直覺(jué)與經(jīng)驗(yàn)指導(dǎo)下的判斷和采取的措施總結(jié)成為一些規(guī)則，并把他們運(yùn)用到控制器中，那么就可以做到用機(jī)器代替人去實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜過(guò)程的自動(dòng)控制。由于人的經(jīng)驗(yàn)往往是用自然語(yǔ)言來(lái)
““表述，而語(yǔ)言本身又帶有一定程度的模糊性。例如，很大”，較長(zhǎng)”等詞語(yǔ)都帶有一定程度的模糊性，也就是
模糊語(yǔ)言。用模糊語(yǔ)言表述一組規(guī)則,模糊語(yǔ)句-就稱為模糊算法，它是過(guò)程的一個(gè)模糊模型。利用模糊模型和計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)控制系統(tǒng)就叫做模糊控制系統(tǒng)。模糊控制系統(tǒng)即通常所稱的模糊控制器。&模糊控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
模糊控制系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)如下圖所示。
圖&
模糊控制系統(tǒng)框圖收稿日期：!##%)#&)&!
作者簡(jiǎn)介：姜超,&*
第1期姜超：計(jì)算機(jī)模糊控制算法11
圖!模糊控制器框圖
圖!中各組成部分的功能為：
如誤差論域
輸出論域&上的模糊子集’等）的賦值表，供對(duì)(和(’模糊化以及去模糊環(huán)節(jié)用。
把實(shí)際的誤差和誤差變化等分別變化成誤差論域
然后根據(jù)基本模糊子集將其模糊化為對(duì)應(yīng)論域上的模糊子集。$中的元素，
#模糊規(guī)則庫(kù)裝有全部備用控制規(guī)則。
即模糊化環(huán)節(jié)得到的模糊子集）進(jìn)$模糊推理環(huán)節(jié)借助于模糊規(guī)則庫(kù)中的控制規(guī)則對(duì)輸入模糊子集（
行模糊推理得出輸出模糊子集。
!%去模糊環(huán)節(jié)根據(jù)最大錄屬原則或其它方法由輸出模糊子集作出控制量變化的精確判決。模糊推理規(guī)則
模糊推理規(guī)則形式為：
)*+,-./01.231+4…435+467859.2:+
其中3.+和:+分別為;..)和%;1?…?;5和9%
該式概括了其他類型的語(yǔ)言信息，可詳述為以下六種情形：
!A1若規(guī)則的前提條件不完整，如：
./01.231+4…40B.23B+67859.2:+4BC5
則可將上述規(guī)則變形為
./01.231+4…40B.23B+40BD1.2EF4…405.2EF67859.2:+
其中模糊集合EF定義為：
!A!*0,)140%)部分，如：若規(guī)則的前提條件出現(xiàn)兩個(gè)及兩個(gè)以上“G)”EF&
./01.231+4…40B.23B+G)0BD1.23BD14…405.235+67859.2:+
則可將此規(guī)則等效為兩條規(guī)則：
./01.231+4…40B.23B+67859.2:+
./0BD1.23BD1+4…405.235+67859.2:+
再將上述規(guī)則按情形!A1處理。
!AH
!AI單純的模糊結(jié)論9.2:+可視為一條特殊的模糊推理規(guī)則：./01.2EF4…405.2EF67859.2:+
對(duì)于比較型規(guī)則，如：
0越小，9越大
可作一變換，將其轉(zhuǎn)換為“令模糊集F@#LL=越小，則比較型規(guī)則等價(jià)./J6785K型規(guī)則，%E:=越大，
于：
./0.2F@#LL67859.2%E:
!AM
對(duì)于下述的除非型規(guī)則：
*6南通航運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)6QQR年
!
可將其變換為：
此規(guī)則等效于
5
5
5
657
!
模糊控制系統(tǒng)中控制規(guī)則通常是一些用自然語(yǔ)言描述的條件句，例如：
如果誤差是正大，且誤差的變化是正大，則控制量的變化是負(fù)大；
如果誤差是正大，且誤差的變化是正中，則控制量的變化是負(fù)大；……；等等。
“其中“正大”、正中”和“負(fù)大”等模糊詞都可以用模糊子集來(lái)表示。因此，可以根據(jù)需要在論域8，9，:上
定義若干模糊子集，并以此作為誤差，誤差變化，控制量變化等變量的各種可能的取值或狀態(tài)。例如：記：;
;>=正小，.>=負(fù)小
;?=正中，.?=負(fù)中
;/=正零，./=負(fù)零
則上述模糊條件語(yǔ)句可表示為：
這些條件語(yǔ)句就構(gòu)成了模糊控制器的控制規(guī)則。一個(gè)模糊控制器的控制規(guī)則可寫成下列形式：
…，…，
其中E
上述模糊規(guī)則可歸結(jié)為一個(gè)模糊關(guān)系H
H=#E
“運(yùn)算的含義由下式定義J此處，I”
!
H1),!,K2=/
$)%8,$!%9,$K%:
如果誤差@和誤差的變化@C分別取模糊集E和
即!1:2=/!H1),!,K20!E1)20!
)%8,!%9
當(dāng)8,9,:是有限論域時(shí),即L
8=M)*,)6,…，)NO，9=M!*,!6,…,!PO，:=MK*,K6,555,K#O
那么,8,9,:上的模糊集可分別表示為一個(gè)N元,P元和#元的行向量，而描述模糊控制規(guī)則的模糊關(guān)系則表示為一個(gè)NIP行#列的距陣。
第!期姜超：計(jì)算機(jī)模糊控制算法
表!!+模糊控制規(guī)則大體如表!所示
例!設(shè)#$%&’(&)(&*(&+(&,(&!(&-(.-(.!(.,(.+(.*(.)(.’/(則#上的0個(gè)模糊子集可表示為：
12$3-(-(-(-(-(-(-(-(-(-(-(!(-(*(-(0(!(-4
15$3-(-(-(-(-(-(-(-(-(-(,(-(6(!(-(-(6(-(,4
17$3-(-(-(-(-(-(-(-(-(+(-(0(!(-(-()(-(!(-(-4
18$3-(-(-(-(-(-(-(-(!(-(-(’(-(!(-(-(-(-4
98$3-(-(-(-(-(!(-(’(!(-(-(-(-(-(-(-(-4
97$3-(-(-(!(-()(!(-(-(0(-(+(-(-(-(-(-(-(-4
95$3-(,(-(6(!(-(-(6(-(,(-(-(-(-(-(-(-(-(-4
92$3!(-(-(0(-(*(-(!(-(-(-(-(-(-(-(-(-(-4
:$%&’(&)(&*(&+(&,(&!(-(.!(.,(.+(.*(.)(.’/(而:上的6個(gè)模糊子集可表示為：
12$3-(-(-(-(-(-(-(-(-(-(!(-(*(-(0(!(-4
15$3-(-(-(-(-(-(-(-(-(;(!(-(-(6(!(-(-(6(-(,4
17$3-(-(-(-(-(-(-(-(;(!(-(-(6(-(,(-(-4
8$3-(-(-(-(-(-()(!(-(-()(-(-(-(-(-4
97$3-(-(-(,(-(6(!(-(-(;(-(-(-(-(-(-(-4
95$3-(,(-(6(!(-(-(6(-(,(-(-(-(-(-(-(-(-4
92$3!(-(-(0(-(*(-(!(-(-(-(-(-(-(-(-(-4
若系統(tǒng)的誤差為#中的某元素#?@。
。表，也稱為查詢表（見(jiàn)表,）表,
3下轉(zhuǎn)第))頁(yè)4
第K期王志兵：論五年制高職數(shù)學(xué)課程建設(shè)“校本化”原則>>力相結(jié)合、個(gè)別與群體考核相結(jié)合、面向全體的基本要求與分層提高要求相結(jié)合、統(tǒng)一與分類側(cè)重相結(jié)合的
“考核評(píng)價(jià)體系。形成“教”、學(xué)”相輔、互動(dòng)的方式，把對(duì)“學(xué)”的考核作為對(duì)“教”的考核評(píng)價(jià)的重要內(nèi)容，把對(duì)
“教”的考核評(píng)價(jià)作為對(duì)“學(xué)”的考核的一部分。在數(shù)學(xué)課程建設(shè)“校本化”中，通過(guò)改革考試與評(píng)價(jià)體系，促進(jìn)教學(xué)觀念的轉(zhuǎn)變，推動(dòng)數(shù)學(xué)教學(xué)的改革，真正做到教學(xué)相長(zhǎng)，相互促進(jìn)。
另外，高職數(shù)學(xué)課程的“校本化”，要加強(qiáng)硬件與軟件建設(shè)，特別是學(xué)習(xí)包的開發(fā)，試題庫(kù)、試卷庫(kù)的建立，!
總之，高職數(shù)學(xué)課程“校本化”，必須以“高職”為根本出發(fā)點(diǎn)和歸宿點(diǎn)，才能體現(xiàn)高職數(shù)學(xué)課程應(yīng)有的特色，才能發(fā)揮出數(shù)學(xué)課程在“高職”中的作用與效益。
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查詢表是模糊控制算法的結(jié)果，事先把它算出來(lái)，在實(shí)時(shí)控制時(shí)只要查這個(gè)表就可以了，這就是所謂的查表法。
參考文獻(xiàn)
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