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模糊系统和模糊控制器的设计方法

1、模糊系统设计的查表法
    在设计模糊控制器时,必须考虑下列各项内容与原则:
    1.把输入和输出空间划分为模糊空间
    2.由一个输入-输出数据对产生一条模糊规则
    3.对步骤2中的每条规则赋予一个强度
    4.创建模糊规则库
2、模糊系统设计的梯度下降法
    在设计模糊控制器时,必须考虑下列各项内容与原则:
    1.系统结构选择
    2.系统参数设计
    3.设计步骤

3、模糊系统设计的递推最小二乘法

    1.假设。在每个区间(i=1,2,…,n)上定义个模糊集(li=1,2,…,Ni ),它们在是完备模糊集。如果可选为四边形模糊集:
            
其中,,(j=1,2,…,Ni-1),

    2.根据如下形式的条模糊IF-THEN规则来构造模糊系统

    其中,,是中心为(可自由变化)的任意模糊集。具体地讲,就是选择带有乘积推理机、单值模糊器、中心平均解模糊器的模糊系统。即,所设计的模糊系统为:

    其中,是要设计的自由参数,在步骤1中给定。然后将自由参数放到维向量中

则式(6.65)可变为

其中

    3.根据以下过程选择初始参数θ(0):如果专家(显性知识)能提供与式(14.2)的IF部分相同的语言规则,则选择(0)为这些语言规则的THEN部分的模糊集中心;否则,在输出空间VR上任意选择θ(0)(如,选定θ(0)=0或θ(0)中的元素在V上的均匀分布)。由此可知,最初的模糊系统是由显性知识组建而成的。

    4.当p=1,2,…,时,用以下递推最小二乘法计算参数θ:

式中,θ(0)是在步骤3中选定的,P(0)=σI(σ是一个很大的常数)。在所设计的形如式(6.65)的模糊系统的参数等于θ(p)中的对应元素。

4、 模糊系统设计的聚类法

    聚类法意味着把一个数据集合分割成不相交的子集或组,一组中的数据应具有同其它数据区分开来的性质。最近邻聚类法是一种最简单的聚类算法,步骤如下:

    1.从第一个输入-输出数据对开始,把设为一个聚类中心,并令,设定半径r。

    2.假定考虑第k对输入-输出数据(k=2,3,…)时,已经存在聚类中心分别为的M个聚类。分别计算到这M个聚类中心的距离(l=1,2,…,M)。设这些距离中最小的距离为,即的最近邻原则聚类,则:
    (1) 如果>r,则把最为一个新的聚类中心,令,,并令
    (2) 如果≤r,则做如下计算:

, l=1,2,…,M时,令

    3.如果并未建立一个新的聚类,则根据k对输入-输出数据(j=1,2,…,k)设计如下模糊系统:

    如果建立了一个新的聚类,则所设计的模糊系统为:

    4.令k=k+1,返回步骤2。

5、模糊控制器设计的其他方法
    在设计模糊控制器时,必须考虑下列各项内容与原则:
    1.试错法
    2.语言相平面法
    3.专家系统法
    4.CAD环境工具
    5.遗传优化算法

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