一、模糊語(yǔ)句
將含有模糊概念的語(yǔ)法規(guī)則所構(gòu)成的語(yǔ)句稱為模糊語(yǔ)句。根據(jù)其語(yǔ)義和構(gòu)成的語(yǔ)法規(guī)則不同,可分為以下幾種類型:
(1)模糊陳述句:語(yǔ)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(yǔ)句。語(yǔ)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(xué)生”。
(3)模糊推理句:語(yǔ)句形式:若x是a,則x是b。則為模糊推理語(yǔ)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(yǔ)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(zhì)是一種合成推理方法。
模糊推理語(yǔ)句“If A AND Bthen C”確定了三元模糊關(guān)系R,即:
R=(A×B)T1×C
其中(A×B)T1為模糊關(guān)系矩陣(A×B) (m×n)構(gòu)成的m×n列向量,n和m分別為A和B論域元素的個(gè)數(shù)。
基于模糊推理規(guī)則,根據(jù)模糊關(guān)系R,可求得給定輸入A1和B1對(duì)應(yīng)的輸出C1:
C1=(A1×B1)T2R
式中, (A1×B1)T2 為模糊關(guān)系矩陣(A1×B1)(m×n)構(gòu)成的m×n列向量,T2為行向量轉(zhuǎn)換。
模糊控制是以模糊集理論、模糊語(yǔ)言變量和模糊邏輯推理為基礎(chǔ)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(guò)程的一種智能控制方法。該方法首先將操作人員或?qū)<医?jīng)驗(yàn)編成模糊規(guī)則,然后將來(lái)自傳感器的實(shí)時(shí)信號(hào)模糊化,將模糊化后的信號(hào)作為模糊規(guī)則的輸入,完成模糊推理,將推理后得到的輸出量加到執(zhí)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(guī)則是由模糊理論中模糊條件語(yǔ)句來(lái)描述的,因此模糊控制器是一種語(yǔ)言型控制器,故也稱為模糊語(yǔ)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(guò)模糊化才能用于控制輸出的求解,因此它實(shí)際上是模糊控制器的輸入接口。它的主要作用是將真實(shí)的確定量輸入轉(zhuǎn)換為一個(gè)模糊矢量。對(duì)于一個(gè)模糊輸入變量e,其模糊子集通??梢宰魅缦路绞絼澐郑?/p>
(1)e={負(fù)大,負(fù)小,零,正小,正大}={NB,NS, ZO, PS, PB}
(2)e={負(fù)大,負(fù)中,負(fù)小,零,正小,正中,正大}={NB, NM, NS, ZO, PS, PM, PB}
(3)e={負(fù)大,負(fù)中,負(fù)小,零負(fù),零正,正小,正中,正大}={NB, NM, NS, NZ, PZ, PS, PM, PB}
2 知識(shí)庫(kù)(Knowledge Base—KB)
知識(shí)庫(kù)由數(shù)據(jù)庫(kù)和規(guī)則庫(kù)兩部分構(gòu)成。
(1)數(shù)據(jù)庫(kù)(DataBase—DB) 數(shù)據(jù)庫(kù)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(jīng)過(guò)論域等級(jí)離散化以后對(duì)應(yīng)值的集合),若論域?yàn)檫B續(xù)域則為隸屬度函數(shù)。在規(guī)則推理的模糊關(guān)系方程求解過(guò)程中,向推理機(jī)提供數(shù)據(jù)。
(2)規(guī)則庫(kù)(RuleBase—RB) 模糊控制器的規(guī)則司基于專家知識(shí)或手動(dòng)操作人員長(zhǎng)期積累的經(jīng)驗(yàn),它是按人的直覺(jué)推理的一種語(yǔ)言表示形式。模糊規(guī)則通常有一系列的關(guān)系詞連接而成,如if-then、else、also、end、or等,關(guān)系詞必須經(jīng)過(guò)“翻譯”才能將模糊規(guī)則數(shù)值化。最常用的關(guān)系詞為if-then、also,對(duì)于多變量模糊控制系統(tǒng),還有and等。
規(guī)則庫(kù)是用來(lái)存放全部模糊控制規(guī)則的,在推理時(shí)為“推理機(jī)”提供控制規(guī)則。規(guī)則條數(shù)和模糊變量的模糊子集劃分有關(guān),劃分越細(xì),規(guī)則條數(shù)越多,但并不代表規(guī)則庫(kù)的準(zhǔn)確度越高,規(guī)則庫(kù)的“準(zhǔn)確性”還與專家知識(shí)的準(zhǔn)確度有關(guān)。
3 推理與解模糊接口(Inferenceand Defuzzy-interface)
推理是模糊控制器中,根據(jù)輸入模糊量,由模糊控制規(guī)則完成模糊推理來(lái)求解模糊關(guān)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(shí)間,通常采用運(yùn)算較簡(jiǎn)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(shí)工程學(xué)領(lǐng)域的專家系統(tǒng)中。
推理結(jié)果的獲得,表示模糊控制的規(guī)則推理功能已經(jīng)完成。但是,至此所獲得的結(jié)果仍是一個(gè)模糊矢量,不能直接用來(lái)作為控制量,還必須作一次轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換功能作用的部分稱為解模糊接口。