模糊控制器設計理論與應用

前言

　　模糊控制是一種新方法，它主要解決復雜非線性系統(tǒng)、難以建立數(shù)學模型系統(tǒng)以及不確定內(nèi)部干擾的多輸入多輸出系統(tǒng)的控制問題。在對技術(shù)性和非技術(shù)性系統(tǒng)的大量應用之后，尤其是工業(yè)、經(jīng)濟和醫(yī)藥領(lǐng)域的復雜系統(tǒng)，模糊邏輯控制技術(shù)得到了工程界的廣泛關(guān)注?！　∧：壿嫼湍：侠碚撌侨藗儗嶋H的控制問題和控制行為深刻理解的結(jié)果，使用經(jīng)典的二值邏輯和傳統(tǒng)的自動控制方法不能正確地解釋操作員執(zhí)行的控制行為?！澳：壿嬛浮薄绹死又荽髮W的LotfiA.Zadeh教授在其輝煌的職業(yè)生涯伊始就認識到現(xiàn)存的控制理論具有較大的局限性，它無法解決上述幾類系統(tǒng)的控制問題。在20世紀60年代，Zadeh教授巧妙地擺脫規(guī)范思想與解釋的束縛，為一個新的系統(tǒng)控制理論的建立奠定了基礎(chǔ)。在同模糊控制的反對者長達20余年的爭辯之后，新理論終于得到了完全的認可，并贏得了一大批追隨者。由于大多數(shù)反對者來自美國，因此這再一次驗證了著名的拉丁格言“在他的國家沒有任何一個人是先知”?！　adeh教授領(lǐng)導科學研究機構(gòu)在世界上傳播“詞計算”思想，已經(jīng)成為本世紀末最受歡迎的科學家之一。作為一名空中?？?，他在克羅地亞停留過兩次。在1968年，杜布羅夫尼克舉辦了一次極為重要的科學座談會，此次會議是第二次世界大戰(zhàn)后東西方杰出控制領(lǐng)域科學家的第一次大聚會，Zadeh教授也出席了此次大會。在2001年，杜布羅夫尼克迎來了第九屆控制與自動化MED01的地中海會議，本書的作者有幸成為Zadeh教授的東道主。在這次會議上，Zadeh教授做了一篇題為“感知計算：從數(shù)計算到詞計算——思維的變遷”的主題報告。與Zadeh教授在一起的那些日子，給我們留下了深刻的印象，那些會議照片至今仍深深地埋藏在我們的記憶中。在和Zadeh教授的一次會談中，他披露了一個非常有趣的細節(jié)——在1968年的杜布羅夫尼克科學座談會，是他第一次在美國之外發(fā)表模糊邏輯的演講。

內(nèi)容概要

本書主要介紹了易于應用到不同類型的工程實際中的模糊控制器設計技術(shù)。書中描述了一些模糊控制理論的基本概念和做出成功設計所必備的基礎(chǔ)知識?；旌?、自適應和自學習模糊控制器結(jié)構(gòu)的設計是本書的側(cè)重點，同時還給出了適于離線和在線操作的自適應模糊控制器設計的完整策略?！　∪珪卜?章，內(nèi)容涵蓋從基本的入門水平到面向?qū)I(yè)應用水平的模糊控制器設計課題。包括模糊邏輯系統(tǒng)的導論和綜述；模糊集合的基本定義及算子；標準模糊控制器設計的要點，并給出了幾種易于實現(xiàn)的模糊控制器設計方法；給出了兩種自組織模糊控制器；討論了復雜模糊控制器結(jié)構(gòu)；給出了基于MATLAB／Simulink的模糊控制器設計工程應用范例，并在最后一章專門討論了模糊控制器的工業(yè)應用。　　本書適用于從事自動化、自動控制、機械電子和電氣自動化領(lǐng)域的工程技術(shù)人員及研究生、博士生閱讀，也可以作為高等院校自動控制、智能控制等方面的教學參考書。

作者簡介

Zdenko Kovacic分別于1981年、1987年和1993年在克羅地亞薩格勒布大學獲得電子工程學士、碩士和博士學位。現(xiàn)為薩格勒布大學電子工程和計算機學院控制與計算機工程系的副教授，主任。主要研究領(lǐng)域包括機器人技術(shù)、柔性制造系統(tǒng)、智能控制、自適應控制、最優(yōu)控制和人工智能控制

書籍目錄

譯者序 原書前言 作者簡介 第1章　導論 　參考文獻 第2章　模糊控制器設計 　2.1　模糊集合 　2.2　語言變量 　2.3　模糊規(guī)則 　　2.3.1　模糊蘊涵 　　2.3.2　解模糊 　2.4　模糊控制器的結(jié)構(gòu) 　　2.4.1　模糊規(guī)則表 　　2.4.2　模糊集合的形狀、數(shù)目及分布的選擇 　2.5　模糊控制器的穩(wěn)定性 　參考文獻第3章　模糊控制器的初始化設置 　3.1　PID控制算法的模糊模擬 　　3.1.1　PID控制器的模糊模擬 　　　3.1.1.1　PID控制器的模糊模擬——變形A 　　　3.1.1.2　PID控制器的模糊模擬——變形B 　　　3.1.1.3　PID控制器的模糊模擬——變形C 　　　3.1.1.4　Sugeno型模糊PID控制器 　3.2　模型參考模糊控制器的初始化設置 　3.3　相平面模糊控制器的初始化設置 　3.4　模糊控制器的初始化設置實例 　　3.4.1　PI控制器的模擬 　　3.4.2　模型參考的初始化設置 　　3.4.3　相平面的初始化設置 　參考文獻 第4章　復雜模糊控制器結(jié)構(gòu) 　4.1　混合模糊控制 　4.2　自適應模糊控制 　　4.2.1　直接與間接自適應控制 　　4.2.2　模型參考模糊自適應控制系統(tǒng) 　　　4.2.2.1　基于靈敏度模型的自適應 　　　4.2.2.2　基于積分準則的自適應 　　　4.2.2.3　具有模糊自適應的參考模型自適應控制 　　4.2.3　基于多模糊規(guī)則表的自適應 　　　　4.2.4　模糊MRAC接觸力控制 　　4.2.5　模糊MRAC角速度控制 　參考文獻 第5章　自組織模糊控制器　5.1　基于直接李亞普諾夫方法的自組織模糊控制 　5.2　基于霍爾維茲穩(wěn)定性標準的自組織模糊控制 　5.3　基于靈敏度函數(shù)的自組織模糊控制 　　5.3.1　系統(tǒng)靈敏度的基本概念 　　5.3.2　一種自組織模糊算法的綜合 　　5.3.3　基于多模糊規(guī)則表的控制例子 　　5.3.4　具有自學習積分環(huán)節(jié)的自組織模糊控制 　參考文獻第6章　模糊控制器作為MATLAB的高級模塊 　6.1　MATLAB模糊邏輯工具箱的特性 　　6.1.1　FIS編輯器 　　6.1.2　隸屬函數(shù)編輯器 　　6.1.3　規(guī)則編輯器 　　6.1.4　規(guī)則觀測器 　　6.1.5　在FLT中的解模糊方法　　6.1.6　FLT命令　……第7章　工業(yè)應用的模糊控制器的實施 參考文獻

章節(jié)摘錄

　　人類解決特殊問題的能力稱為智力。智力隨處可見，它既可以寓于思想的符號（精確的和抽象的）表達之中，又可以是對運動、語言、筆跡或圖片形式感官刺激的解釋能力。經(jīng)驗告訴我們，雖然人類不能夠精確地定義輸入信息及其產(chǎn)生的結(jié)果行為，但是卻具有同時處理大量信息并做出有效決策的能力。知識水平和獲得的經(jīng)驗對人類行為的成功具有很大的影響。人類的思維和決策機制呈現(xiàn)為一個完美的模型，科學家和工程師們一直試圖模仿這種模型，并嘗試利用它來解決不同的技術(shù)與非技術(shù)問題。經(jīng)過不懈的努力，提出了許多稱為人工智能方法的措施。例如，人工視覺與聽覺建立在信息的利用與處理上，這些信息來自照相機和傳聲器，即來自功能上與人的感覺器官（如眼睛和耳朵）相匹配的技術(shù)設備。我們也可以把一些算法納入到人工智能的基本形式之中，它們包含人類思維及解決問題方式的要素，例如人工神經(jīng)網(wǎng)絡、模糊邏輯算法、進化或遺傳算法和專家系統(tǒng)?！　adeh的模糊集合理論是模糊控制的基礎(chǔ)。模糊控制是一種智能的控制方法，它利用多值模糊邏輯和人工智能要素（簡化推理原則）來模仿人的思維及反應。在這里，“模糊”一詞意味著不完全明了或不充分明確的，或是根據(jù)描述人的主觀想法、估計、甚至直覺而給出的較近似的說明。在日常生活中，許多情況都具有不確定性的、模糊的特點，可以用詞語和詞句來描述，例如大多數(shù)、許多、幾個、不完全正確的或者很有可能的，所有這些均可視為“模糊詞語”。在另一方面，比如錯誤的、正確的、可能的、必需的、沒有一個或者所有的，這些詞語顯示出明確的含義。在此上下文中，它們代表“準確的詞語”。

編輯推薦

　　模糊控制方法對于處理復雜的非線性系統(tǒng)是非常重要的。該方法能超出傳統(tǒng)控制方法.為獲得高穩(wěn)定性和泛化能力的復雜系統(tǒng)，提供了魯棒性、自適應以及自校正。顯然。單純的模糊邏輯控制的理論論述對于實際的設計是不恰當?shù)摹＿@就是為什么《模糊控制器設計理論和應用》一書提供了實驗以及基于工業(yè)測試的算法、技術(shù)和直接應用于現(xiàn)實中間題的系統(tǒng)闡述?！　　赌：刂破髟O計理論與應用》作者仔細地選擇了模糊邏輯控制理論必須的原理部分來闡述設計的有效性和可行性?！赌：刂破髟O計理論與應用》提供了一個知識的踏板。穿插了在MATALB／Simulink中執(zhí)行的例子，并通過這些例子使進入該領(lǐng)域的初學者可以直接接觸到模糊邏輯控制理論的應用?！赌：刂破髟O計理論與應用》涵蓋了混合型、自適型和自學習型模糊控制器結(jié)構(gòu)的設計.同時還給出了適用于在線和離線操作狀態(tài)的模糊控制器設計策略。　　《模糊控制器設計理論與應用》的主要特點：　　提供了清楚的、實際的、容易使用的方法來設計和應用模糊控制系統(tǒng)。　　陳述了模糊控制器設計的啟發(fā)性本質(zhì)以及解決所遇到問題的方法?！　⊙芯苛嘶旌闲?、自適應型和自學習型模糊控制結(jié)構(gòu)的設計方法　　解釋了創(chuàng)新的概念和方法。例如基于相平面的初始預調(diào)整.基于靈敏度模型的自組織，以及基于PLC的具體實施?！　√峁┝巳菀追滦У腗ATLA8可執(zhí)行的例子。

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