本書著重介紹模糊控制的基本概念、基本原理和基本方法。主要內容包括模糊控制的數學和邏輯學基礎、模糊控制器的設計、模糊控制系統的仿真以及神經網絡在模糊控制中的應用。
本書內容深入淺出、循序漸進、敘述簡明、精練實用,可以作為控制科學和技術類專業本科及研究生學習模糊控制的教材,也可供與此相關的科研人員和從事控制工程的技術人員閱讀和參考。
本書優點如下:1.基本概念清楚。本書既考慮了大學本科模糊控制的教學要求,也照顧到廣大科技工作者自學的實際需要,盡量介紹模糊控制的基本概念、基本原理和基本方法。2.中心內容明確。在組織模糊集合數學理論和神經網絡的內容時,均以模糊控制為中心,按照它們和模糊控制的關系及需要組織和介紹必須的基礎理論。3.緊密聯系實際。本書集多年講授模糊控制的教學經驗,從實例引出模糊控制,然后圍繞這個中心展開討論,對實際例子進行仿真。通過實例把基本概念、基本原理和基本方法串聯在一起,有利于讀者學習掌握和實際應用。4.從系統高度上把握。本書從系統工程的角度展開編寫。同時為了彌補學習過程中缺乏實踐的缺陷,書內介紹了MATLAB計算機仿真的基本內容和方法,對一些控制實例進行了計算機仿真,為實踐中進行模糊控制系統的計算機設計打下良好基礎。5.簡明易懂。本書是在多年進行模糊控制教學經驗的基礎上編寫的,敘述簡練,概念清晰,中心明確,層次分明,便于自學。
自動控制理論經歷了經典控制和現代控制兩個重大發展階段,已經相當完善。然而,對于許多復雜龐大的被控對象及其外界環境,有時難以建立有效的數學模型,因而無法采用常規的控制理論做定量分析計算和進行控制,這時就要借助于新興的智能控制。智能控制是人工智能、控制論和運籌學相互交叉滲透形成的新興學科,它具有定量和定性相結合的分析方法,融合了人類特有的推理、學習和聯想等智能。模糊控制是智能控制中適用面寬廣、比較活躍且容易普及的一個分支。
人類在感知世界、獲取知識、思維推理、相互交流及決策和實施控制等諸多的實踐環節中,對知識的表述往往帶有模糊性的特點,這使得其中所包含的信息容量有時比清晰性的更大,內涵更豐富,也更符合客觀世界。1965年美國的控制論專家LAZadeh教授創立了模糊集合論,從而為描述、研究和處理模糊性事物提供了一種新的數學工具。模糊控制就是利用模糊集合理論,把人的模糊控制策略轉化為計算機所能接受的控制算法,進而實施控制的一種理論和技術。它能夠模擬人的思維方式,因而對一些無法構建數學模型的系統可以進行有效的描述和控制,除了用于工業,也適用于社會學、經濟學、環境學、生物學及醫學等各類復雜系統。
由于模糊控制應用廣泛、便于普及,不僅許多高等學校開設了模糊控制課程,而且不少工程技術人員也渴望了解和學習這方面的知識。集作者多年從事模糊信息處理模糊控制方面的科研和教學經驗,編寫了這本模糊控制方面的入門書。本書在選材、安排上均遵從入門和實用的原則,著重介紹模糊控制的基本概念、基本原理和基本方法。本著重視實用性和可操作性的工程教育思想,內容選取和敘述形式不追求理論的高深和數學推導的嚴謹,在學術性和實用性發生沖突時,學術性服從實用性。
本書主要內容包括模糊控制的數學和邏輯學基礎、模糊控制器的設計、模糊控制系統的仿真及神經網絡在模糊控制中的應用。
在介紹模糊控制的理論時,按照模糊控制的需要介紹必要的基礎理論和基本知識,而不是把模糊控制僅僅看作模糊理論的一種應用,片面追求模糊理論的系統性和完整性,致使讀者在模糊數學和模糊邏輯的演算上花費很多精力。
在介紹模糊規則的生成方法時,不僅介紹了根據操作經驗建立規則的常用方法,而且通過實例介紹了從系統的輸入、輸出數據中獲取模糊規則的方法。
在介紹模糊控制器時,集中介紹了適用范圍較廣的兩種類型模糊控制器:Mamdani型和Sugeno型。前一種模糊控制器的輸入量和輸出量都是模糊子集,輸出量需要經過清晰化才能用于執行機構;而后一種模糊控制器的輸入量是模糊子集,輸出量為精確量,可以直接用于推動執行機構。
考慮到科技工作者學習模糊控制理論時需要實踐的需求,把模糊控制理論和計算機仿真進行了有機融合,較詳細地介紹了MATLAB仿真技術及其在模糊控制方面的應用。通過仿真練習,彌補了學習理論過程中難以實踐的缺陷,加深對模糊控制的理解,也使在解決實際問題時有所借鑒,為進一步深入學習和應用模糊控制理論打下良好的基礎。
神經網絡是智能控制的一個重要分支,本書簡要介紹了它在模糊控制中的應用,著重舉例介紹了MATLAB中自適應神經模糊系統的使用方法。
本書配有教學課件,可發郵件至cbswce@jg.bjtu.edu.cn索取。
吳嫦娥編輯對本書的出版起了極大的推動作用,在此深表謝意!
由于模糊控制領域的理論目前尚不成熟,還存在許多未解難題,雖然作者在模糊領域有十余年的科研教學經驗,但畢竟水平有限,懇請廣大讀者不吝賜教!