基于粒函数的模糊控制系统设计与仿真

模糊控制是基于模糊数学思想和理论建立的控制方法,在控制领域特别适用于一些无法用精确模型进行数学建模的控制系统.但对于模糊控制系统,模糊控制器的运算复杂和由于规则太多引起的规则爆炸问题始终没有很好地解决.通过引入粒函数,简化了模糊控制系统和解决了规则爆炸问题,并且将粒函数方法应用于单容水箱模糊控制系统中进行仿真.实验结果显示,粒函数方法不仅可以简化模糊控制系统的复杂性和解决规则爆炸问题,并且证明在理论和实际中粒函数器完全可以等效模糊控制器.粒函数方法适用于众多模糊控制系统中,通过示例,可以举一反三,将粒函数方法复制到其他应用场合.     

汽车ABS模糊控制方法的分析与仿真

运用模糊控制方法对汽车防抱制动系统进行了仿真研究．采用基于模糊规则的模糊控制方法，设计了基于模糊规则的普通模糊控制器，针对其缺陷采用基于智能权函数的模糊控制方法，设计了基于智能权函数的模糊控制器．对两种控制器进行仿真并比较仿真结果，表明基于智能权函数的模糊控制方法的控制效果优于基于模糊规则的模糊控制方法，且能有效克服后者的缺陷，提高整车的制动性能．     

基于遗传算法的模糊控制规则优化的研究

模糊控制规则的正确选择是模糊控制器设计的关键,它决定了模糊控制系统的动态、静态性能和控制效果．针对传统的获取控制规则方法的不足,提出了在一个待优化模糊控制器的基础上,采用改进的遗传算法优化其模糊控制规则,从而使经过优化所获得的控制规则更加合理．最后对优化后的模糊控制器进行仿真比较研究,并将其应用于温室,实现温室温度的模糊控制．结果表明模糊控制规则经过优化后的模糊控制器的控制品质有较大的改善和提高．     

模糊滑动模态控制系统的动态性质分析

模糊控制在理论研究和实际应用中存在的问题是缺乏系统有效的设计方法 ,控制系统的稳定性及性能指标难以进行定量分析 ;模糊控制规则的数目随输入变量呈指数函数增加 ,控制器的设计变得很复杂 .为了解决上述问题 ,根据滑动模态控制理论 ,将模糊控制系统的输入量简化为广义跟踪误差的一个超平面 ,基于三角形的非线性划分语言变量的隶属度 ,得到了模糊控制系统的闭环传递函数 .基于此传递函数 ,对模糊控制器的内部机理和某些动态性质进行分析 ,得到了一些模糊控制器的设计参数与控制系统的上升时间、超调量、调整时间等的定量关系 .     

多级思维进化寻优的模糊PID控制器设计

为了提高模糊PID控制器的适应性，首先对模糊PID控制器进行简化处理，简化后的PID被控参数与量化因子、比例因子和解析规则相结合，构成多参数寻优的模糊PID控制器，同时采用多级“思维进化算法“对参数进行分组分阶段交替寻优，以适应各种环境的变化。仿真结果表明，MEA—模糊PID控制系统的结构合理，解决了模糊控制中参数优化问题，取得了良好的控制效果；同时在保证控制效果的情况下，大大简化了模糊PID控制器的设计。     

模糊控制的本质

二十世纪90年代初曾发生过一场关于模糊控制是否是"是似而非的成功"问题的争论,当时几乎所有的国际模糊控制相关的权威学者都参与了,但争辩的双方并没有一方能完全说服另一方。回顾历史,二十多年来模糊数学取得了很大的进步,特别是粒计算理论的出现,为彻底解决这个问题提供了必要的基础。本文通过引入粒函数,分析了模糊控制的本质,论证了所有传统控制器从实现层面上都可等价于模糊控制器;反之,所有规则预定的模糊控制器,都可以通过设计和实现的分离简化为不包含模糊逻辑的二值逻辑控制器。这样就使传统控制和模糊控制在粒响应函数基础上实现了统一。文中在新理论的基础上提出了新的模糊控制算法,新算法没有模糊化和去模糊化步骤,避免了模糊控制中的规则爆炸问题,可以用来简化现有的模糊控制芯片和模糊控制器。     

基于融合函数的模糊控制在倒立摆中的应用

倒立摆系统是典型的非线性,不稳定控制系统,也因此成为自动控制试验中验证控制算法的极好的实验装置。采用模糊控制理论研究单级倒立摆控制问题,运用最优控制方法设计了融合函数以降低模糊控制器的维数,减少模糊控制规则数,进而提高模糊控制器的性能品质。理论和实验都表明模糊控制算法是有效,可行的。     

基于分层模糊控制的移动机器人路径规划

针对移动机器人的路径规划中,应用模糊控制算法时模糊控制变量过多以及响应速度较慢等问题,简化模糊控制器与移动机器人本身的关系,设计出一种简单的双层模糊控制器实现算法,第一层模糊控制器以距离和方位角为输入量,转角为输出量;第二层以距离和转角为输入量,步长为输出量。解决了一般模糊控制器中规则库爆炸的问题,提高移动机器人路径规划算法的效率。经MATLAB仿真,证明算法有效性。     

位置随动系统模糊控制器的研究与设计

位置随动控制系统常采用PID调节的控制方法,调节时间较长,超调量大,严重影响电网的稳定运行,不能满足工矿企业的生产加工要求。本研究通过对采集输出信号与给定信号的偏差极其微分数据进行分析,设计模糊控制规则表与模糊控制器,对模糊控制器的输入、输出信号进行修正,实现系统的模糊控制,达到理想的控制效果。     

简化模糊控制器的设计

基于模糊控制原理,对传统模糊控制器进行了简化,以提高实时执行效率.采用三角形隶属函数,简化Larsen积运算和解析式模糊规则,检测输入语言变量的激活水平,仅对有效的模糊规则进行操作,从而降低内存消耗和计算量.小车倒立摆系统倒立摆角度控制的仿真试验证明了算法的有效性.     

优势关系多粒度粗糙模糊集及决策规则获取

为了将多粒度粗糙集方法进一步扩展以适应模糊信息系统的需求,将多粒度思想引入到基于优势关系的粗糙模糊集模型中,提出了基于优势关系的乐观和悲观多粒度粗糙模糊集.在这2种多粒度粗糙模糊集中,采用一族而非一个优势概念来进行目标的逼近,并且被近似的目标是模糊而非清晰的集合.不仅对这2种新的粗糙模糊集的性质进行了讨论,而且研究了如何从模糊信息系统中获取逻辑连接词为"或"的决策规则,并采用一个模糊信息系统对新提出的粗糙集模型及决策规则获取进行了实例分析.结果表明:借助优势关系的方法,可以进一步扩展多粒度粗糙集方法,以处理模糊数据,从而扩大多粒度概念的应用范围.     

模糊控制与PID控制方法的比较

研究了常规模糊控制器与ＰＩＤ控制器的关系．基于Ｔ－Ｓ模型,在一定的附加条件下,对这些模糊控制器进行了分析,理论上给出了这类模糊控制器与ＰＩＤ控制器参数间的定量关系式,并指出两者间的本质联系．仿真结果表明了模糊控制器与ＰＩＤ控制器的相似性,多个规则的模糊控制器要优于ＰＩＤ控制器,同时给出了一类模糊ＰＩＤ复合控制器（ＴＳ－ＰＩＤ）的设计方法．该类复合控制器兼有模糊控制器与ＰＩＤ控制器优点,具有较深远的应用前景．     

基于模糊-粗糙集模型的一种归纳学习方法

对传统粗糙集理论进行了扩展，提出了一种模糊-粗糙集模型。利用模糊集理论和Koho-nen网络自组织映射算法对决策表的连续属性进行模糊化，并用模糊贴近度构造模糊相似矩阵，把普通粗糙集的不可分辨关系推广为模糊相似关系。提出一种基于模糊-粗糙集模型的归纳学习算法FRILA，此算法和决策树算法相比，具有得到的规则数目少、规则表示简单等优点。实例验证了此方法的有效性。     

模糊目标信息系统上的逻辑及决策规则

基于模糊目标信息系统模型，并结合粗糙集相关的逻辑理论，提出了模糊粗糙决策语言FRDL，给出了FRDL中公式的定义、语义、可满足性有效性的形式化描述以及相关的性质。在此语言的基础上，给出了模糊目标信息系统上的决策规则、逆决策规则形式化描述和构造方法。FRDL所描述的逻辑表达方法以及规则推理公式为建立在模糊目标信息系统之上的决策支持系统、推理机提供了形式化的表示和推理方法。最后，在眼科近视诊断上进行的数据实验表明，这种形式化描述和推理方法比较合理。     

二级倒立摆的TS型逐级模糊神经网络控制

提出了一种逐级模糊神经网络控制法．该控制法通过采用Takagi-Sugeno型模糊神经网络控制器和逐级模糊控制规则,实现了二级倒立摆系统的稳定控制．模糊神经网络控制器的参数采用遗传算法分4步进行优化．实验结果表明,采用逐级模糊神经网络控制法,用20条模糊规则就可以实现二级倒立摆系统的稳定控制,并且控制效果佳,系统鲁棒性强。     

机器人模糊学习控制

针对机器人轨迹跟踪控制问题,提出一种模糊学习算法,并设计出结构合理的模糊学习控制器,该控制器通过自身从过去趋向的学习能力可自动调整其模糊控制规则。将这种方法用于一个两自由度机械手的控制,仿真结果显示控制效果良好,所提出的控制器比惯用的模糊控制器展示出更良好的应用前景。     

自动送钻实验系统的优化加权模糊控制

针对自动送钻实验系统 ,设计了一种带优化加权因子的模糊控制器 ,以 ITAE积分性能指标为寻优目标函数 ,通过对误差和误差变化的加权因子的优化来获得系统的最佳模糊控制规则 ,并将其控制效果与一般模糊控制器的效果进行了仿真比较 .结果表明 ,一般模糊控制器作用于自动送钻实验系统时 ,由于超调量太大 ,系统难以正常工作 ;带优化加权因子的模糊控制器可使系统的超调量降到 4% ,调节时间为 1 7s,稳态误差小于 0 .1 % ,其他性能指标均满足要求 ,大大改善了系统的动态性能     

基于Kohonen网络-粗集-模糊神经网络获取模糊规则的集成方法

基于单一知识发现方法的不足提出了一种基于Kohonen网络、Rough Sets和FNN获取模糊规则的集成方法.首先用Kohonen网络进行数据量化,然后运用粗集理论产生初始规则,并根据所得的规则建立模糊神经网络模型,从而生成较少的精炼规则.最后通过实例仿真分析,验证了该方法的有效性和实用性,同时为获取模糊规则提供了新的思路.     

磁流变阻尼结构模糊控制器的设计与分析

对3种采用不同隶属函数和模糊规则的模糊控制器进行了比较分析,即分别比较分析了采用相同模糊规则和不同隶属函数时隶属函数设计对动力反应的影响,及采用相同隶属函数和不同模糊规则时模糊规则设计对动力反应的影响.并对一装有磁流变阻尼器的5层结构分别采用不同模糊控制器进行了实例分析,结果表明:磁流变阻尼器输出大控制力并不能同时有效减小系统的位移和加速度反应,因此在模糊控制器隶属函数和模糊规则的设计中必须权衡系统的位移和加速度反应,以达到最佳减震控制效果.     

基于改进的表格查询法的二级倒立摆模糊控制

研究了二级倒立摆系统的模糊控制问题,对表格查询算法在二级倒立摆上的应用进行了详细介绍,通过引入输入-输出数据对及模糊规则置信度的概念,去除冗余规则,减少了控制规则,使控制器的控制规则更为简单、有效。通过建立模糊规则,构造模糊控制器,实现了倒立摆系统的稳定性控制。研究结果表明,该算法具有简单、实时跟踪效果好等特性。