一、模糊語句
將含有模糊概念的語法規則所構成的語句稱為模糊語句。根據其語義和構成的語法規則不同,可分為以下幾種類型:
(1)模糊陳述句:語句本身具有模糊性,又稱為模糊命題。如:“今天天氣很熱”。
(2)模糊判斷句:是模糊邏輯中最基本的語句。語句形式:“x是a”,記作(a),且a所表示的概念是模糊的。如“張三是好學生”。
(3)模糊推理句:語句形式:若x是a,則x是b。則為模糊推理語句。如“今天是晴天,則今天暖和”。
二、模糊推理
常用的有兩種模糊條件推理語句:If A then B else C;If A AND B then C
常用的模糊推理方法有兩種:Zadeh法和Mamdani法。Mamdani推理法是模糊控制中普遍使用的方法,其本質是一種合成推理方法。
模糊推理語句“If A AND Bthen C”確定了三元模糊關系R,即:
R=(A×B)T1×C
其中(A×B)T1為模糊關系矩陣(A×B) (m×n)構成的m×n列向量,n和m分別為A和B論域元素的個數。
基于模糊推理規則,根據模糊關系R,可求得給定輸入A1和B1對應的輸出C1:
C1=(A1×B1)T2R
式中, (A1×B1)T2 為模糊關系矩陣(A1×B1)(m×n)構成的m×n列向量,T2為行向量轉換。
模糊控制是以模糊集理論、模糊語言變量和模糊邏輯推理為基礎的一種智能控制方法,它是從行為上模仿人的模糊推理和決策過程的一種智能控制方法。該方法首先將操作人員或專家經驗編成模糊規則,然后將來自傳感器的實時信號模糊化,將模糊化后的信號作為模糊規則的輸入,完成模糊推理,將推理后得到的輸出量加到執行器上。
三、模糊控制器(FuzzyController—FC)也稱為模糊邏輯控制器(Fuzzy Logic Controller—FLC),由于所采用的模糊控制規則是由模糊理論中模糊條件語句來描述的,因此模糊控制器是一種語言型控制器,故也稱為模糊語言控制器(Fuzzy Language Controller—FLC)。
1 模糊化接口(Fuzzyinterface)
模糊控制器的輸入必須通過模糊化才能用于控制輸出的求解,因此它實際上是模糊控制器的輸入接口。它的主要作用是將真實的確定量輸入轉換為一個模糊矢量。對于一個模糊輸入變量e,其模糊子集通常可以作如下方式劃分:
(1)e={負大,負小,零,正小,正大}={NB,NS, ZO, PS, PB}
(2)e={負大,負中,負小,零,正小,正中,正大}={NB, NM, NS, ZO, PS, PM, PB}
(3)e={負大,負中,負小,零負,零正,正小,正中,正大}={NB, NM, NS, NZ, PZ, PS, PM, PB}
2 知識庫(Knowledge Base—KB)
知識庫由數據庫和規則庫兩部分構成。
(1)數據庫(DataBase—DB) 數據庫所存放的是所有輸入、輸出變量的全部模糊子集的隸屬度矢量值(即經過論域等級離散化以后對應值的集合),若論域為連續域則為隸屬度函數。在規則推理的模糊關系方程求解過程中,向推理機提供數據。
(2)規則庫(RuleBase—RB) 模糊控制器的規則司基于專家知識或手動操作人員長期積累的經驗,它是按人的直覺推理的一種語言表示形式。模糊規則通常有一系列的關系詞連接而成,如if-then、else、also、end、or等,關系詞必須經過“翻譯”才能將模糊規則數值化。最常用的關系詞為if-then、also,對于多變量模糊控制系統,還有and等。
規則庫是用來存放全部模糊控制規則的,在推理時為“推理機”提供控制規則。規則條數和模糊變量的模糊子集劃分有關,劃分越細,規則條數越多,但并不代表規則庫的準確度越高,規則庫的“準確性”還與專家知識的準確度有關。
3 推理與解模糊接口(Inferenceand Defuzzy-interface)
推理是模糊控制器中,根據輸入模糊量,由模糊控制規則完成模糊推理來求解模糊關系方程,并獲得模糊控制量的功能部分。在模糊控制中,考慮到推理時間,通常采用運算較簡單的推理方法。最基本的有Zadeh近似推理,它包含有正向推理和逆向推理兩類。正向推理常被用于模糊控制中,而逆向推理一般用于知識工程學領域的專家系統中。
推理結果的獲得,表示模糊控制的規則推理功能已經完成。但是,至此所獲得的結果仍是一個模糊矢量,不能直接用來作為控制量,還必須作一次轉換,求得清晰的控制量輸出,即為解模糊。通常把輸出端具有轉換功能作用的部分稱為解模糊接口。
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