这时候,急需一种新型的控制方法,不用建立数学模型即可进行变量的控制和分 析,模糊控制应运而生。十八世纪六十年代中期,来自美国加利福尼亚大学的扎德教 授第一次提到了有关模糊的概念。但是在当时,由于科学技术,特别是计算机技术的 发展不够成熟,使得模糊控制这个概念更像是空谈,没有广泛的被当时科学家注意。 当然,几年过后,模糊逻辑控制的定义也是由他正式提出。此时,模糊控制的理论已 经有了一定的发展,但是仍然只是理论,没有实际应用。1973 年,来自英国的马丹 尼教授将理论正式付诸实践,首先用模糊规则组成模糊控制器,并用世上首个控制器 来进行锅炉和蒸汽机的控制,宣告成功。而这也标志着模糊控制论正式诞生。模糊控 制在不断发展,欧洲将其运用于工业控制,美国将其运用于军事,虽然都有所进展, 可是却没有大的突破,似乎模糊控制的发展陷入了桎梏。

3。1。2 模糊控制的发展

时间到了二十世纪八十年代,计算机技术得到了迅猛的发展,而此时,模糊控制 的春天也姗姗来迟。模糊理论和计算机技术被天才的科学家们成功结合,并产生了化 学反应。第一个成功的例子是在工业和消费品方面的控制,然后仿佛雨后春笋一般,大量实例接踵而来。比如,二十世纪八十年代初,日本公司设计出了饮水模糊控制系 统;二十世纪八十年代后期,地铁模糊控制也在日本出现;仅仅在日本一个国家,三 年时间内,就有几百例关于模糊控制的案例,可以说,模糊控制已经渐渐融入了我们 的生活。

对于现今来讲,模糊控制领域仍然是一个充满神秘的领域。由于其发展历程还不 是很长,导致人们对它的了解还不够深入,一是表现在理论还不够系统和完善,二是 表现在技术还不够成熟和规范。所以,模糊控制未来的发展还很漫长,需要后人齐心 协力。

3。2 模糊控制基本思想

模糊控制说穿了,就是将人的经验用计算机技术表现出来。人的经验的特点,一 是可以用语言表述,二是本身就带有很强的模糊性。举一个例子,如何用人的经验来 控制水槽的水的容量:

如果水槽只有很少的水,则开大阀门; 如果水槽的深度与要求要到达的液面接近,则开小阀门;

…… 从上面这个例子就可以很清晰的看出,“很少”,“开大”,“接近”,“开小”,

这四个词,描述的状态都很模糊,但是又很符合人的表述特点,而这,也正是模糊控 制的语句形式,这些看似模糊的语言组合在一起,就组合成了模糊控制规则,这些规 则是模糊控制器的关键。模糊控制的基本思路如下:模糊数学被用来描述过程变量, 也被用来描述控制作用的基本模糊概念,当然,也包括两者之间的关系,所以,我们 也可以用模糊推理的方式来得出控制量(通过推理模糊关系和过程变量的具体值)[2]。

值得一提的是,模糊控制语言与人的思维方式类似,所以也具有很大的进步性和 发展潜力。随着人类经验的积累和知识的总结,人类的思维会不断丰富,模糊控制语 言也会日益完善,所以,模糊控制也会日益发展。

3。3 模糊控制系统的工作原理

3。3。1 人类操作实例

我们首先先思考一下,人类在面对机器的时候,人是如何操作机器的:

(1)人首先通过眼睛,耳朵等感官,从仪器中读取出系统运行过程中的有效参

数,或者从外界通过相关人员接收到这些具体数据,这些数据的状态或者是模糊的, 或者是很清晰的;

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