[發(fā)明專利]一種模糊動(dòng)態(tài)布爾網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)及其構(gòu)建方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710322383.8
• 申請(qǐng)日: 2017-05-09
• 公開（公告）號(hào): CN106970532A
• 公開（公告）日: 2017-07-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 呂紅麗;宋玉晶;段培永;陳文;崔玉珍;王少華;張震;呂東岳;宋靈璞;鄒明君
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東建筑大學(xué)
• 主分類號(hào): G05B13/04
• 分類號(hào): G05B13/04
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司37221
• 代理人: 張勇

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種模糊動(dòng)態(tài)布爾網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)及其構(gòu)建方法。

背景技術(shù)

布爾網(wǎng)絡(luò)是當(dāng)前物理學(xué)家、生物學(xué)家、系統(tǒng)科學(xué)家們共同關(guān)心的熱點(diǎn)問題。 但是由于缺乏有效的數(shù)學(xué)工具，研究缺乏一般性結(jié)果。

現(xiàn)有技術(shù)包括矩陣半張量積方法，這種方法實(shí)現(xiàn)了將邏輯運(yùn)算轉(zhuǎn)換成代數(shù) 運(yùn)算，進(jìn)而將邏輯動(dòng)態(tài)系統(tǒng)轉(zhuǎn)化成離散時(shí)間動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，這種轉(zhuǎn)換使得許多經(jīng)典 的處理量變過程的數(shù)學(xué)工具可直接用來分析邏輯動(dòng)態(tài)系統(tǒng)。這些技術(shù)幾乎都是 針對(duì)線性系統(tǒng)的研究，不適用于非線性系統(tǒng)，故在理論上對(duì)線性布爾網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) 的研究已經(jīng)很成熟，但是針對(duì)非線性方面缺少良好的研究方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了解決上述問題，提出了一種模糊動(dòng)態(tài)布爾網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)及其 構(gòu)建方法，本發(fā)明能在矩陣半張量積理論將布爾控制網(wǎng)絡(luò)的邏輯運(yùn)算轉(zhuǎn)化成代 數(shù)運(yùn)算的基礎(chǔ)上，利用模糊動(dòng)態(tài)模型的特點(diǎn)，分別建立了模糊動(dòng)態(tài)布爾網(wǎng)絡(luò)控 制系統(tǒng)的局部模型和全局模型，并且對(duì)其能控性、能觀性和穩(wěn)定性進(jìn)行了分析， 對(duì)于非線性布爾網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)非線性模糊建模。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種模糊動(dòng)態(tài)布爾網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，第k條規(guī)則的模糊動(dòng)態(tài)模型的布爾控制 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的局部模型為L(zhǎng)M_k＝[μ_k(z)，(L_k,H_k)]，μ_k(z)為系統(tǒng)第k條規(guī)則的激活度。 局部模型輸出為

系統(tǒng)的全局模型表示為

其中x(t)為狀態(tài)變量，u(t)為控制變量，y(t)為輸出變量，L_k,H_k為系統(tǒng) 局部模型的結(jié)構(gòu)矩陣，L,H為系統(tǒng)全局模型的結(jié)構(gòu)矩陣。

所述全局模型的輸出通過局部模型的輸出使用加權(quán)平均法解模糊求得。

所述布爾控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)矩陣可以等分為2^m塊，m為輸入的個(gè)數(shù)。

所述局部模型是局部可控的充分條件是能控性矩陣是正的，即能控性矩陣 中任意的元素均大于0。

所述全局模型是全局可控充分條件是全局模型的能控性矩陣(局部能控性 矩陣與其對(duì)應(yīng)規(guī)則激活度的乘積之和)的任意的元素均大于0。

所述局部模型是能控的，當(dāng)Rank(O_k)＝2ⁿ時(shí)，O_k稱為系統(tǒng)局部模型的能觀 測(cè)矩陣，n是輸出變量個(gè)數(shù)，局部模型是能觀的。

所述全局模型是能控的，μ_k是每條規(guī)則的激活度，當(dāng) Rank(O)＝2ⁿ時(shí)，全局模型是能觀的。

模糊動(dòng)態(tài)模型的每條規(guī)則后件部分是一種狀態(tài)空間形式的局部線性系統(tǒng)。

一種模糊動(dòng)態(tài)布爾網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的構(gòu)建方法，在矩陣半張量積理論將布爾 控制網(wǎng)絡(luò)的邏輯運(yùn)算轉(zhuǎn)化成代數(shù)運(yùn)算的基礎(chǔ)上，利用模糊動(dòng)態(tài)模型的特點(diǎn)，分 別建立模糊動(dòng)態(tài)布爾網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的局部模型和全局模型。

若每條模糊規(guī)則前件語言變量屬于對(duì)應(yīng)模糊集，則第k條模糊規(guī)則的模糊 動(dòng)態(tài)模型的布爾控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的局部模型為L(zhǎng)M_k＝[μ_k(z),(L_k,H_k)]；

局部模型輸出為

系統(tǒng)的全局模型表示為

基于上述控制系統(tǒng)的應(yīng)用，利用模糊動(dòng)態(tài)模型的特點(diǎn)，建立模糊動(dòng)態(tài)布爾 控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，將待控制對(duì)象的分析轉(zhuǎn)換為布爾矩陣進(jìn)行分析，對(duì)其進(jìn)行非線 性建模。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：

本發(fā)明在矩陣半張量積理論將布爾控制網(wǎng)絡(luò)的邏輯運(yùn)算轉(zhuǎn)化成代數(shù)運(yùn)算的 基礎(chǔ)上，利用模糊動(dòng)態(tài)模型的特點(diǎn)，分別建立了模糊動(dòng)態(tài)布爾網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的 局部模型和全局模型，并且對(duì)其能控性、能觀性和穩(wěn)定性進(jìn)行了分析，本發(fā)明 能夠解決非線性布爾網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學(xué)建模與分析問題，能夠?qū)Ψ蔷€性布爾網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) 進(jìn)行很好的調(diào)節(jié)。

本發(fā)明對(duì)非線性布爾網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了建模分析，由線性過渡到了非線性。

具體實(shí)施方式：

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

應(yīng)該指出，以下詳細(xì)說明都是例示性的，旨在對(duì)本申請(qǐng)?zhí)峁┻M(jìn)一步的說明。 除非另有指明，本文使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語具有與本申請(qǐng)所屬技術(shù)領(lǐng)域的 普通技術(shù)人員通常理解的相同含義。