基于粒计算的模糊控制研究及应用

论文摘要

模糊控制是模糊理论在控制领域的应用,是智能控制的主要方法之一。概括地说,模糊控制模仿操作人员的控制过程,包括控制经验和知识,用语言规则来描述控制规律。模糊控制系统以语言的形式表示知识,其机理符合人们对过程控制的直观描述和思维逻辑,具有较强的鲁棒性,可用于非线性、时变、时滞系统的控制。现在,模糊控制正朝着自适应、自组织、自学习方向发展,使得模糊控制参数、控制规则在控制过程中自动地调整、修改和完善,从而不断完善系统的控制性能,达到更好的控制效果。将神经网络、遗传算法、混沌理论等软计算方法与模糊控制相融合已成为模糊控制的发展趋势。粒计算是信息处理的一种新的概念和计算范式.粒计算摒弃了求精确解的传统模式,用好的近似解对不确定的、模糊的、海量的现实问题加以研究,改变了传统的计算观念,使信息的处理更科学、合理、经济和易于操作。本文运用粒计算理论,研究模糊控制器中输入与输出之间关系的拟合。利用粗糙集理论提出了基于二进制粒矩阵的决策表属性约简算法,对模糊控制器的输入空间进行属性降维,解决了模糊控制器规则指数爆炸问题,实现了控制器设计的简化,为后续的规则提取建立了良好的基础。利用商空间理论将模糊控制与PID控制结合起来,实行粗粒度层次采用模糊控制,细粒度层次采用PID控制,可以提高整个控制系统的精度与速度。本文还将模糊控制应用于城市公路隧道排水系统中,将水位和水位变化率综合考虑,作为模糊控制系统的输入变量,水泵启动台数作为模糊控制系统的输出变量,运用Matlab进行仿真实验,获得了水泵台数的输出曲面。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 本文研究背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 论文的结构安排
• 第2章 模糊控制技术综述
• 2.1 智能控制的发展过程及其定义
• 2.2 四种主要的智能控制系统
• 2.2.1 分级递阶智能控制
• 2.2.2 专家控制系统
• 2.2.3 神经网络控制系统
• 2.3 模糊控制系统
• 2.3.1 模糊控制定义
• 2.3.2 模糊控制优点及存在的问题
• 2.3.3 模糊控制与软计算方法的结合
• 2.4 模糊控制理论基础
• 2.4.1 模糊集合和隶属函数
• 2.4.2 模糊关系
• 2.4.3 模糊推理
• 2.5 模糊控制器的基本原理
• 2.5.1 模糊化
• 2.5.2 知识库
• 2.5.3 推理算法
• 2.5.4 反模糊化
• 2.6 模糊控制器的分类
• 2.7 本章小结
• 第3章 粒计算理论综述
• 3.1 粒计算的基本概念及主要特点
• 3.1.1 粒计算的基本概念
• 3.1.2 粒计算的主要特点
• 3.2 粒计算的基本组成部分
• 3.2.1 粒子
• 3.2.2 粒层
• 3.2.3 粒结构
• 3.3 粒计算的基本问题
• 3.3.1 粒化
• 3.3.2 粒的计算
• 3.4 粒计算理论的主要模型
• 3.4.1 基于模糊逻辑的粒计算理论
• 3.4.2 基于粗糙集的粒计算理论
• 3.4.3 基于商空间的粒计算理论
• 3.4.4 三种模型的比较
• 3.5 粒计算理论的应用
• 3.5.1 图像处理
• 3.5.2 数据挖掘
• 3.5.3 智能控制
• 3.6 本章小结
• 第4章 基于粗糙集的模糊控制
• 4.1 粗糙集和模糊控制
• 4.2 属性约简
• 4.3 决策表的属性约简
• 4.4 决策表的盲目删除属性约简算法
• 4.5 基于PAWLAK属性重要度的决策表的属性约简算法
• 4.6 基于差别矩阵的决策表的属性约简算法
• 4.7 基于差别函数的决策表的属性约简算法
• 4.8 基于信息熵的决策表属性约简算法
• 4.9 基于二进制粒矩阵的决策表的属性约简算法
• 4.9.1 二进制粒矩阵的定义
• 4.9.2 粒矩阵相与运算
• 4.9.3 基于二进制粒矩阵的决策表属性约简算法
• 4.10 本章小结
• 第5章 基于商空间的模糊控制
• 5.1 商空间理论
• 5.1.1 商空间模型
• 5.1.2 保真保假定理
• 5.1.3 半序格
• 5.2 商空间理论在模糊控制中的应用
• 5.3 模糊PDI控制器
• 5.4 模糊控制在城市公路隧道排水系统中的应用
• 5.4.1 城市公路隧道排水系统
• 5.4.2 模糊控制器的设计
• 5.5 本章小结
• 第6章 总结与展望
• 6.1 论文总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录