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自動控制之模糊控制

來源:網(wǎng)絡(luò)

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所屬頻道:新聞中心

關(guān)鍵詞: 自動控制

      模糊控制是以模糊集合理論為基礎(chǔ)的一種新興的控制手段,它是模糊系統(tǒng)理論和模糊技術(shù)與自動控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。自從這門科學(xué)誕生以來,它產(chǎn)生了許多探索性甚至是突破性的研究與應(yīng)用成果,同時,這一方法也逐步成為了人們思考問題的重要方法論。

      1965年美國的控制論專家L.A.Zadeh教授創(chuàng)立了模糊集合論,從而為描述,研究和處理模糊性現(xiàn)象提供了一種新的工具。一種利用模糊集合的理論來建立系統(tǒng)模型,設(shè)計控制器的新型方法——模糊控制也隨之問世了。模糊控制的核心就是利用模糊集合理論,把人的控制策略的自然語言轉(zhuǎn)化為計算機(jī)能夠接受的算法語言所描述的控制算法,這種方法不僅能實現(xiàn)控制,而且能模擬人的思維方式對一些無法構(gòu)造數(shù)學(xué)模型的被控對象進(jìn)行有效的控制。

      我們都知道在現(xiàn)實生活中的一些概念是有著明確意義的,比如說“一個”,“男人”,“貨幣”等概念,對于這些明確的概念,在數(shù)學(xué)中常常用經(jīng)典集合來表示。但是現(xiàn)實生活中不是每個概念都是很明確的,比如我們說“青年人”這個概念,你能在年齡軸上劃兩條線,表明在兩條線內(nèi)的就是青年人,而在其外的就截然不是青年人嗎?顯然這樣做是不行的,因為人的生命是一個連續(xù)的過程,一個人從少年走向青年是一日一日積累的,同樣,一個人從青年步入中年也是一個漸變的過程。我們把這樣的一類概念稱之為模糊概念。模糊集合理論就是處理這些模糊概念的。

      將模糊集合理論運用于自動控制而形成的模糊控制理論,在近年來得到了迅速的發(fā)展,其原因在于對那些時變的非線性的復(fù)雜系統(tǒng),當(dāng)無法獲得精確的數(shù)學(xué)模型的時候,利用具有智能的模糊控制器能給出有效的控制。

      例如,在煉鋼,化工,人文系統(tǒng),經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)以及醫(yī)學(xué)心理系統(tǒng)中,要得到正確而且精密的數(shù)學(xué)模型是相當(dāng)困難的。對于這些系統(tǒng)卻具有大量的以定性的形式表示的極其重要的先驗信息,以及僅僅用語言規(guī)定的性能指標(biāo)。同時,要求過程的操作人員是系統(tǒng)的基本組成部分等。

      所有這些都是一種不精確性,應(yīng)用一般的控制理論是很難實現(xiàn)控制的,但是,這類系統(tǒng)由人來控制卻往往容易做到。這是因為過程操作人員的控制方法是建立在直觀的和經(jīng)驗的基礎(chǔ)上,他們憑借實踐積累的經(jīng)驗,采取適當(dāng)?shù)膶Σ咄瓿煽刂迫蝿?wù),于是,人們把操作人員的控制經(jīng)驗歸納成定性描述的一組條件語句,然后運用模糊集合理論將其定量化,使控制器得以接受人的經(jīng)驗,模仿人的操作策略,這樣就產(chǎn)生了以模糊集合理論為基礎(chǔ)的模糊控制器。

      模糊控制理論的提出是控制思想的一次深刻的變革,它標(biāo)志著人工智能發(fā)展到了一個新的階段。

      隨著計算機(jī)及其相關(guān)技術(shù)的發(fā)展,模糊控制也由最初的經(jīng)典模糊控制發(fā)展到自適應(yīng)模糊控制,專家模糊控制和基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自學(xué)習(xí)模糊控制。其實現(xiàn)方式也由最初在微型機(jī)(單片機(jī))上用軟件方法實現(xiàn)發(fā)展到應(yīng)用模糊控制開發(fā)出模糊計算機(jī)進(jìn)行直接控制。

      模糊控制作為智能領(lǐng)域中最具有實際意義的一種控制方法,已經(jīng)在工業(yè)控制領(lǐng)域,家用電器自動化領(lǐng)域和其他很多行業(yè)中解決了傳統(tǒng)控制方法無法或者是難以解決的問題,取得了令人矚目的成效。已經(jīng)引起了越來越多的控制理論的研究人員和相關(guān)領(lǐng)域的廣大工程技術(shù)人員的極大興趣。但是我們也應(yīng)該看到,模糊控制的理論和應(yīng)用雖然已經(jīng)取得了很大的進(jìn)展,但是就目前的狀況來看,尚缺乏重大的突破,因此模糊控制無論在理論和應(yīng)用上都有待于進(jìn)一步的深入研究和探討。

    (審核編輯: 小王子)