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模糊控制與系統(tǒng)

模糊控制與系統(tǒng)

定 價:¥10.00

作 者: 張文修,梁廣錫編著
出版社: 西安交通大學出版社
叢編項: 研究生教材
標 簽: 模糊控制

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ISBN: 9787560510026 出版時間: 1998-03-01 包裝: 簡裝本
開本: 20cm 頁數(shù): 198 字數(shù):  

內容簡介

  內容提要模糊控制技術是現(xiàn)代工業(yè)與新產品開發(fā)的高新技術之一,在國內外受到普遍重視。本書系統(tǒng)地敘述模糊控制技術的原理、方法及設計技巧。同時還包含了模糊系統(tǒng)模糊辨識方法以及模糊專家系統(tǒng)。本書作為研究生的教材,也可以作為大學本科生和工程人員的科學研究參考書。片斷:第1章模糊控制系統(tǒng)的結構1.1模糊控制系統(tǒng)產生的背景控制技術被廣泛地應用在各種工業(yè)技術領域里,成為現(xiàn)代高新技術的重要手段之一。隨著控制技術的發(fā)展,控制理論與方法也得到發(fā)展。除了對PID型控制器在應用前景方面的廣泛研究以外,狀態(tài)空間方法,隨機方法,優(yōu)化控制,濾子方法以及狀態(tài)估計法的理論研究及應用也取得了明顯的成功。經典的控制技術有一個明顯的特征,即模型的結構非常精確。它是根據(jù)控制系統(tǒng)的物理、化學以及力學等特征,導出一些常常是復雜的模型方程。求解這些方程需要比較復雜的算法。由于數(shù)值計算與計算機技術的發(fā)展,算法復雜性已不會太大影響實際控制的精度。但是在這些模型方程中含有眾多的參數(shù)需要估計,求解這些參數(shù)卻缺少足夠的信息量與信息特征。如果不能很好解決這些參數(shù)估計問題,再好的模型方程也是一個不太好的控制系統(tǒng)。目前研究的控制系統(tǒng)更多涉及到多變量、非線性、時變的大系統(tǒng),系統(tǒng)的復雜性與控制技術的精確性形成了尖銳的矛盾。正如L.A.Zadeh所指出的,當系統(tǒng)日益復雜,人們對它的精密而有意義的描述的能力將相應地降低,以至達到精密與有意義成為兩個幾乎相互排斥的特征的地步。要想精密確切地描述復雜現(xiàn)象和系統(tǒng)的任何現(xiàn)實的物理狀態(tài),事實上是辦不到的。這樣就迫使人們在控制系統(tǒng)的精確性與有意義之間尋求某種平衡和折衷。人們又重新回到實際控制系統(tǒng)。比如汽車駕駛系統(tǒng),一個熟練的汽車司機可以自由地控制汽車通過各種狹窄的通道,躲避各種各樣的障礙物,但是應用經典的控制理論建立模型方程的方法是相當困難而且不現(xiàn)實的。又如自動洗衣機系統(tǒng),給出了洗滌、清洗與烘干的過程與過程選擇,事先由人們根據(jù)所洗衣服的的狀況對過程的各個步驟進行設定。一旦設定以后,洗衣機就根據(jù)設定進行控制操作整個洗衣服的過程。再如空調器,它本身不能理解人的感覺,當溫度迅速回升與迅速下降時,它不能夠迅速地將室溫控制到一個正常溫度。它總是按照某種設定的參數(shù)運行。為了加速升溫過程必須重新改變某種設定。在以上的系統(tǒng)中,人被理解為最成功的非線性控制器,而這種控制器的參變量則是時間變化的函數(shù)。人的經驗參與控制過程的成功,激發(fā)了人們對控制原理的深入研究。這種原理是以能包含人類思維的控制方案為基礎,而且反映人類經驗的控制過程的知識,以及可以達到的控制目的能夠利用某種形式表達出來,同時還很容易被實現(xiàn)。這樣的控制系統(tǒng)既避免了那種精密、反復、有錯誤傾向的模型建造過程,又避免了精密地估計模型方程中各種參數(shù)的過程。在多變量、非線性、時變的大系統(tǒng)中,人們可以采用簡單靈活的控制方式,這就是模糊控制器產生的背景。模糊控制器最重要的特征是反映人們的經驗以及人們的常識推理規(guī)則,而這些經驗與常識推理規(guī)則是通過語言來表達的,比如說“溫度太高,溫度上升的速度也很快,就要采用大幅度降溫的控制策略”。對于用語言表達的這種經驗必須給出一種描述的方式,而且這種經驗是多種多樣的。比如還可以有經驗規(guī)則“溫度稍低,升溫的速度很快,就要采用稍微降溫控制策略”。綜合考慮眾多的控制策略,即是一種常識推理規(guī)則。本書前言前言模糊控制技術作為現(xiàn)代工業(yè)與新產品開發(fā)的高新技術之一,受到國內外普遍重視。1965年,美國加州大學自動控制專家Zadeh引入了模糊集合;974年,Mamdani將模糊集合方法用到控制技術取得了成功;80年代模糊控制技術得到了普遍的應用。于是,模糊理論與應用的研究及模糊產品的開發(fā)像一股強勁的風浪席卷世界各地。模糊控制技術能夠被廣泛重視,根本在于它反映了人類的經驗與思維原則,并且能夠將人們用語言表達的知識予以量化,使模糊環(huán)境下的控制技術通過計算機實現(xiàn)成為可能。它排除了建立繁雜數(shù)學模型的艱難,使工業(yè)界技術人員更容易接受和實現(xiàn)。模糊控制技術的應用大大地超前于模糊控制理論的研究。本書是在大量應用成果的基礎上,綜述模糊控制技術的一般原理和方法。最核心的部分是模糊推理技術與模糊系統(tǒng)模型的建模技術。我于1994年在香港中文大學與梁怡教授、梁廣錫博士經過近半年的科研合作,提出了包含度理論。理論上和實踐上都指出,包含度理論概括了模糊推理技術。同時,它也可以用來研究不確定性模糊規(guī)則的產生方法;可以研究模糊規(guī)則的諧調性以及矛盾規(guī)則的排除;可以研究模糊系統(tǒng)模型的建模方法;可以研究模糊專家系統(tǒng)的實現(xiàn)方法。本書敘述嚴格,深入淺出,簡明扼要??梢宰鳛楣こ虒W科研究生的教科書,也可作為工程研究人員的科研參考書。張文修1997.3.8

作者簡介

  作者簡介張文修教授1910年出生,南京大學概率統(tǒng)計專業(yè)研究院畢業(yè),現(xiàn)任西安交通大學研究生院院長。中國數(shù)學會常務理事,陜西省數(shù)學會理事長,多年來從事集值隨機過程、模糊數(shù)學以及人工智能研究,已出版12種專著和教材,已發(fā)表80多篇研究論文梁廣錫香港中文人學計算機科學與工程系教授。1980年荻倫敦大學博士學位。在人工智能、神經網絡、遺傳算法、模糊控制方面有深入研究,已發(fā)表90多篇研究論文。

圖書目錄

     目錄
   前言
   第1章 模糊控制系統(tǒng)的結構
    1.1 模糊控制系統(tǒng)產生的背景
    1.2 自然語言與模糊集合
    1.3 模糊控制系統(tǒng)的基本結構
    1.4 模糊控制系統(tǒng)的特點
    1.5 模糊系統(tǒng)的應用與發(fā)展前景
   第2章 模糊集合的概念與運算
    2.1 模糊集合的運算及其性質
    2.2 模糊集合的基本定理
    2.3 模糊關系與模糊關系方程
    2.4 模糊測度與模糊積分
    2.5 模糊度與相似度
    2.6 模糊集及其運算的擴充
   第3章 模糊推理的基本原理
    3.1 模糊推理的基本思想
    3.2 模糊推理的Mamdani算法
    3.3 多段模糊推理的Mamdani算法
    3.4 模糊推理算法的生成方法
    3.5 模糊推理的規(guī)則再現(xiàn)算法
    3.6 模糊值推理
    3.7 包含度理論
    3.8 可能性推理
   第4章 模糊控制器的設計
    4.1 模糊控制器設計原理
    4.2 模糊控制與PID控制的比較
    4.3 汽車駕駛系統(tǒng)的模糊控制
    4.4 目標跟蹤系統(tǒng)的模糊控制
    4.5 模糊控制器的完備性
    4.6 模糊控制器的相容性
    4.7 模糊控制器的穩(wěn)健性
    4.8 模糊控制器設計的進展
   第5章 模糊系統(tǒng)模型
    5.1 模糊系統(tǒng)模型的模糊性
    5.2 模糊系統(tǒng)模型的辯識
    5.3 模糊系統(tǒng)模型辨識的強力方法
    5.4 模糊系統(tǒng)模型辨識的逼近方法
    5.5 模糊系統(tǒng)模型辨識的代數(shù)方法
    5.6 神經網絡與模糊系統(tǒng)的等價性
    5.7 模糊系統(tǒng)模型辨識的神經網絡方法
   第6章 模糊專家系統(tǒng)
    6.1 專家系統(tǒng)與模糊性
    6.2 模糊專家系統(tǒng)
    6.3 相似度及其在專家系統(tǒng)中的應用
    6.4 專家系統(tǒng)中證據(jù)的合成、傳播與修正
    6.5 關系數(shù)據(jù)庫上的知識獲取
    6.6 蘊含度與專家系統(tǒng)中的不確定性推理
    參考文獻
   

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