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模糊逻辑控制及其应用 研究生现代控制工

程教案 人工智能控制 教学讲义

2018/8/4 1 模糊逻辑控制及其应用 （选 修） 上海交通大学 谢康林 2003-2004学年 第1学期

2 教学内容 一、绪论 二、模糊逻辑及其理论基础 三、模糊逻辑控制工作原理 四、模糊逻辑控制器 五、模

糊逻辑控制系统设计 六、数字单片机模糊逻辑控制技术的应用 七、模糊逻辑控制软件开发工具 八、模糊逻辑控制集成电路和模糊计算机

3 教学时数 及参考书目 36 学时 教学参考书： 1. 模糊逻辑

控制技术及其应用 窦振中编著 北京航空航天大学出版社 2. 补充材料

4 第一章 绪论 第一章 绪论

5 第一章 绪论 第一章 绪论 1 1- - 1 模糊逻辑的发展 1- - 2 模糊逻辑与计算机 1- - 3 模糊逻辑与人工智能 1- - 4 模糊逻辑技术中的几个问题

8 模糊逻辑 ----- 糊逻模辑： ： 对二值逻辑的扩充 。 关键的概念 是 是 渐变的隶属关系。 。 一个集

合可以有部分属于它的元素； （ （ 渐变） ） 一个命题可能亦此亦彼 ， 存在着部分真部分伪。 。 （ （ 不完全确定） ）

9 模糊逻辑 模糊逻辑是通过模仿人的思维方式来表示和分析不确定 、 不精确信息的方法和工具 。 模糊逻辑本身并不模糊，它并不是模糊的 逻辑，而是用来对 模糊 （现象、事件） 进行处理，以达到消除 模糊 的逻辑。

10 常规集合 模糊逻辑的数学基础： 通过模糊集合来工作的。 。 ----- 常规集合 ： ： 集合中

的对象关系被严格划分为0 或1， ， 不存在介于两者之间的对象。 。 （1--- 完全属于这个集合； 0--- 完全不属于这个集

合 。） ）

11 模糊集合 ----- 模糊集合 ： ： 允许在一个集合部分隶属。 对象在模糊集合中的隶属度: 可为从0 - 1 之间的任何值。 即可以从不隶属到隶属逐步过渡。

12 模糊逻辑技术的发展 二、模糊逻辑技术的发展和现状 1960 年柏克莱加州大学电子工程系扎德（ （L.A.Zadeh） ） 教授 ， 提出 模糊 的概念。 。 1965 年发表关于模糊集合理论的论文。 。 1966 年

马里诺斯（ （P.N.Marinos） ） 发表关于模糊逻辑的研究报告。 。 以后 ， 扎德（ （L.A.Zadeh） ） 又提出关于模糊语言变量的概念。 。 1974 年扎德（ （L.A.Zadeh） ） 进行有关模糊逻辑推理的研究。 。

13 欧洲 七十年代欧洲进行模糊逻辑在工业控制方面的应用研究： 实现了第一个试验性的蒸汽机控制； 热交换器模糊逻辑控制试验； 转炉炼钢模糊逻辑控制试验； 温度模糊逻辑控制； 十字路口交通控制； 污 污 、 废水处理等。 。

14 日本 八十年代日本情况： 列车的运行和停车模糊逻辑控制 ， 节能1114% （1983） ）； ； 汽车速度模糊逻辑控制 （ 加速平滑 、 上下坡稳定 ）（ （1985） ）； ； 港口集装箱起重机的小车行走和卷扬机的运行控制（ （1986） ）； ； 家电模糊逻辑控制（电饭煲、洗衣机、微波炉、空调、电冰箱等）（1988-- ）。

15 中国 中国： 在模糊理论和应用方面的研究起步较慢 ， 但发展较快： 1976 年 起步； 1979 年 模糊控制器的研究； 1980 年 模糊控制器的算法研究； 1981 年 模糊语言和模糊文法的研究；

16 中国 1982 年 磨床研磨表面光洁度模糊控制、 、 开关式液压位置伺服系统模糊 控制研究； 1984 年提

出语义推理的自学习方法； 1986 年单片微机比例因子模糊逻辑控 制器； 1987 年我国第一台模糊逻辑推理机；

17 中国 1990 年起： 工业控制模糊逻辑控制器：玻璃窑炉 、 水泥回转窑、 、PVC 树脂聚合过程 、功率因数补偿等。 。 自然科学基金重大项目： 模糊信息处理与机器智能 ， 模糊逻辑控制计算机系统 等。 。

18 中国 目前 模糊逻辑控制技术在工业控制 、 家电领域

有很好发展； 开展模糊信息处理方面的基础研究和理论研究； 开发专用模糊控制电路和模糊推理芯片等。 。

19 模糊逻辑与计算机 1-2 模糊逻辑与计算机 一 一 ． 电脑和人脑 电脑扩大并延伸了人脑的功能， ， 但两者存在重大差别：

工作方法 智能性 语言 可靠性

20 工作方法 1. 工作方法： 传统的冯 诺依曼计算机： 连续串行的微观工作方式； 人脑： 串并行的工作方式。 。

21 智能性 2. 智能性： 计算机的人工智能： 建立在对精确符号系统的数据处理上。 。 人脑的自然智能： 接受的信号具有某种不确定性。 。 用统计方法处理 （ 具有模糊性 ）。 。

22 语 言 3. 语言： 计算机： 使用的是精确形式

化的 数学语言 或 程序语言； ； 人脑： 可以使用具有模糊性或歧义性的 自然语言。 。

23 可靠性 4. 可靠性： 计算机： 计算具有高精度的特点 。 但对事物整体把握的可靠性不如人脑。 。 人脑： 低精度条件下完成非常复杂的任务 ，达到相当高的可靠性。 。

24 模糊逻辑 ** 模糊逻辑的发展与计算机的发展 密切相关 ， 互为促进。 。 ** 计算机不能代替人脑 ， 但可模仿人脑 ， 延伸人脑功能。 。

25 两种思维模式 二 二 ． 电脑思维和人脑思维 思维模式有两种： 1. 精确的理性的分析模式： 与读 、 写 、 算相联系；

2. 模糊的直觉的全盘模式： 与模式识别和音乐能力有关。 。 允许以不精确 、 不确定 、 非定量的自然语言 ， 对复杂多变的事物或现象进行思维 。 。

26 人脑思维和计算机 1. 精确的理性的分析模式 2. 模糊的直觉的全盘模式 人脑的思维具有上述两种模式。 计算机不具备后一种模式能力。 要使计算机进一步模拟人类思维的特点，可以引入 模糊逻辑 ！ ！

27 模糊逻辑与人工智能 1-3 模糊逻辑与人工智能 人工智能 新兴的边

缘学科。 。 （AI---Artificial Intelligence ） 人工智能主要研究： 如何使计算机完成原来由人才能做 的具有智能性质的工作，即 感知观察能力、记忆能力、逻辑思维能力和语言表达能力等 一系列人的脑力活动中所表现出来的能力。 。

28 人工智能 人工智能是许多相关技术的总称。 包括： 专家系统、机器学习、神经网络、语言识别、模糊逻辑等等。 人工智能领域的三大前沿： 专家系统、模式识别和智能机器人。

29 传统的数字电子计算机 传统的数字电子计算机以二值逻辑为基