模糊控制

传统集合的概念。

传统集合在控制论里作用有限。有些问题没法用精确的集合来描述。

模糊集合。

描述一个数时,可以用模糊的概念。如精确集合的 0 ,在模糊集合里,有接近0这种概念。

  • 模糊集 \(A\) 里面的每个元素 \(x\) 都有一个模糊指数,隶属度 \(\mu_A(x)\),值域 \([0,1]\)
  • 传统集合中,隶属度 \(\mu_A(x)\) 的值域 \(\{0,1\}\),取值只有两个
  • 模糊集,描述一个元素需要隶属度,模糊集 \(A = \{ (x, \mu_A(x)) : x \in X \}\)
  • 其中 \(X\) 就是集合 \(A\) 的元素集合
  • 可以用一个函数来算出隶属度

模糊集合的一些例子

描述房间的温度,经典集合,可以做一个精确的划分。

  • 冷,5<t<15
  • 正常,15<t<25
  • 热,25<t<35

按照经典集合,14.9认为时冷的,15.1认为时热的,在经典理论,这有严格的划分。这与我们的实际感受不太一样。

模糊集的边界不是一个严格的边界。

模糊集合的定义,集合 \(X\) 中的元素为 \(x_1, x_2 ,\cdots\),模糊集 \(A \subseteq X\) 的表现形式

\[A = \{ (x_1, \mu_A(x_1)), \quad (x_2, \mu_A(x_2)), \cdots, (x_n, \mu_A(x_n)) \}\]

用函数的形式表示隶属度,常用的隶属度函数:

  • \(\gamma\)-函数
\[\gamma(u; \alpha, \beta) = \left \{ \begin{aligned} 0 & u \le \alpha \\ 0 & u \le \alpha \\ 1 & u \le \alpha \\ \end{aligned} \right.\]
  • s-隶属度函数

更平滑

  • 三角形隶属度函数

  • \(\pi\) -函数
  • 高斯隶属度函数

还要看看模糊集是否和传统集合一样有交、并、补呢?

可以定义出来。

A 1 0.1 2 0.2 3 0.3

B 2 0.4 3 0.5 4 0.6

\[A \cup B = \{ \frac{0.1}{1} , \frac{0.4}{2}, \frac{0.5}{3}, \frac{0.6}{4} \}\] \[A \cap B = \{\frac{0.2}{2}, \frac{0.3}{3} \}\]

模糊集的扩展,一一映射

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模糊集推导