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模糊控制:最有效的控制方法

1998-09-22 来源:光明日报 郑明 我有话说

模糊控制作为一种新颖的控制方法,越来越受到人们的重视。如果说,传统的控制是从被控对象的数学结构上去考虑进行控制的,那么,模糊控制则是从人类智能活动的角度和基础上去考虑实施控制的。在实际应用中,传统控制方法无能为力的非线性场合,模糊控制却能发挥得淋漓尽致,这使人们对模糊控制不得不另眼看待。目前,人们已经公认:模糊控制是实际应用中最有效的控制方法。

从1965年美国加州大学自动控制专家L.A.Zadeh提出模糊集合论以来,模糊理论的研究已取得不少成果。1974年,英国的Mamdani首次用模糊逻辑及模糊推理实现了对蒸汽机的自动控制,从而宣告了模糊控制历史的开始。

今天,在各种工业控制过程或者产品中,模糊控制已成为受欢迎的技术。家用电器、机器人、汽车、工业生产过程中的模糊控制都取得了极大的成功。模糊集成电路和模糊计算机、模糊逻辑开发系统的研究也取得了令人惊喜的进展。模糊控制在短短20年中取得了令人瞩目的结果。这主要在于它有一些十分明显的特点:

1、模糊控制是以人对被控系统的控制经验为依据而设计控制器的,故无需知道被控系统的数学模型。

2、模糊控制是一种反映人类智慧思维的智能控制。模糊控制采用人类思维中的模糊量,如“高”、“中”、“低”、“大”、“小”等,控制量由模糊推理导出。这些模糊量和模糊推理是人类通常智能活动的体现。

3、模糊控制易为人们所接受。模糊控制的核心是控制规则,这些规则是以人类语言表达的,例如“衣服较脏,则投入洗涤剂较多,洗涤时间较长”。这是洗衣服时的控制规则。很明显,易为一般人所接受和理解。

4、模糊控制构造容易。如果用微型机系统或单片机来构造模糊控制系统,其结构和一般数学控制系统无异,模糊控制方法是用软件实现的。如果用模糊单片机构造模糊控制系统,则更为方便,基本上只要给模糊单片机设置好数据就可以了。

5、模糊控制适应性好。模糊控制系统无论被控对象是线性还是非线性的,都能执行有效的控制,具有良好的适应性。

模糊控制系统将在工业、航空、航天、机床、汽车、仪器、家用电器、计算等领域深入应用。特别是解决各种智能控制问题,例如汽车自动驾驶、计算机视觉、智能仪器等。

另外,模糊控制将会在生物控制中加以应用,如在人造气候、植物生长施肥、繁殖控制、物种变异控制等方面将逐渐扩大应用。

在医学上,模糊控制对于人体参数的测量及控制、医疗诊症、处方配药、物理治疗控制、化学治疗控制、人体疲劳程度判别、运动强度控制、运动仪器控制、运动训练控制等,都有着广泛的用途。

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