[發明專利]仿人直覺推理式模糊控制器

無效

• 申請號: 200910260579.4
• 申請日: 2009-12-11
• 公開（公告）號: CN101738937A
• 公開（公告）日: 2010-06-16
• 發明（設計）人: 龍祖強
• 申請（專利權）人: 衡陽師范學院
• 主分類號: G05B13/02
• 分類號: G05B13/02
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所 43008
• 代理人: 周長清

技術領域

本發明涉及模糊控制技術領域，具體涉及一種基于常規邏輯器件的仿人直覺推理式模糊控制器。

背景技術

眾所周知，模糊控制器是一種基于語言規則的智能控制器，現已應用于各種工業過程控制和家電控制領域，但是模糊控制器的設計對設計者具有較高的技術門檻，因而限制了它進一步的推廣應用。自模糊控制器的產生以來，人們應用它最直接的動力來自于：一些生產現場有許多成功的人工操作經驗，這些經驗可寫成IF-THEN語言規則形式，人們希望利用控制裝置來復制人類大腦的控制行為。但是，人類的語言具有模糊性，控制裝置都是基于具體數值的，這成為了復制人腦的控制行為最大的障礙。模糊數學的出現，人們自然想到了利用模糊集合理論來處理語言規則的問題。例如，人們普遍認為：汽車速度“很快”的大致范圍為80km/s～150km/s，汽車速度“稍快”的大致范圍為60～90km/s，現有某汽車的實際行駛速度84km/s，那么這輛汽車的速度屬于“很快”還是屬于“稍快”呢？顯然，兩個模糊集“很快”與“稍快”存在部分重疊。正因為人類語言是允許這種重疊的存在的，所以不同人有不同的答案，既可說成“很快”，也可說成“稍快”。一種有效處理工具就是隸屬度函數。例如，通過事先定義隸屬度函數，我們可取此汽車的速度屬于“很快”的隸屬值為0.4，屬于“稍快”的隸屬值為0.6。這就是說，一個具體的數值可以同時藕合2個(或以上)模糊集，由此能同時激活多條語言規則。這就要求我們在設計糊控制器時必須考慮規則的“合成”(綜合)推理問題。目前，模糊控制器產品都是基于“合成”推理的。但是，許多一線工程師因對模糊集的“合成”推理難以理解，應用與維護較難而棄用。因此，在一些場合，人們需要的是一種易學易用且效果可靠的模糊控制器。

經分析，我們發現，上述“合成”推理與現場操作者的實際控制方法是不一致的。例如某型號鍋爐的操作者經長期的工作，總結了如下兩條控制規則：規則1：溫度稍低，則增加燃料供給10％；規則2：溫度合適，則保持燃料供給不變。對于該型號鍋爐，操作者普遍認為，“溫度稍低”的大致范圍為80～95℃，“溫度合適”的大致范圍為90～100℃。若溫度檢測儀表顯示當前溫度為92℃，此時的操作者必須憑直覺迅速做出判斷，要么使用第1條規則，要么使用第2條規則，而不必考慮抽象復雜的模糊推理方法。假設他的判斷標準為：“溫度稍低”的范圍為80～92.5℃，“溫度合適”的范圍為92.6～100℃。此時，操作者自然會使用第1條規則。這個判斷是在操作者憑直覺完成的，我們把這種憑直覺判斷而選用模糊規則的方法稱之為直覺推理法。顯然，這種直覺推理法實質上是利用有經驗的操作者的直覺判斷除去模糊集之間的藕合關系，使之僅使用一條模糊規則進行輸出的新方法。它與傳統的Mamdani法和T-S法不同，它是一種完全仿人的推理過程。若把這種直覺推理法應用于模糊控制器裝置中，則稱之為仿人直覺推理式模糊控制器。這種仿人直覺推理式模糊控制器具有簡單直接，易學易用，特別適合沒有學過模糊數學的一線工程師使用。同時，它又是操作者的成功經驗的直接應用，實際上是利用模糊控制裝置復制操作者的控制行為，無疑是有效可靠的。

目前，模糊控制器的硬件實現形式有兩種：

①基于CPU與存儲器的控制電路，把推理方法寫成程序指令燒入存儲芯片，這種形式的優點是軟件編程靈活，缺點是處理速度較慢，穩定性差。

②基于存儲器的控制電路，事先把所有的輸入輸出數據的映射關系直接存入存儲芯片，這種形式的優點是處理速度相對較快，缺點是靈活性較差。

兩者的共同缺點是，均需使用抽象難懂的模糊推理方法，難于學習使用，這對許多一線工程師構成了挑戰，制約了模糊控制器的推廣與應用。

發明內容

本發明基于上述現有技術的缺點，提供一種結構簡單、成本低廉、低開銷、傳輸延時小、處理速度快、易學易用、穩定可靠的仿人直覺推理式模糊控制器。