模糊邏輯系統

模糊邏輯系統

模糊邏輯系統(Fuzzy Logic System)是指利用模糊概念和模糊邏輯構成的系統。當它被用來充當控制器時,就稱為模糊邏輯控制器(Fuzzy Logic Controller)。由於在選擇模糊概念和模糊邏輯上的隨意性,可以構造出多種多樣的模糊邏輯系統。最常見的模糊邏輯系統有三類:純模糊邏輯系統、高木-關野模糊邏輯系統和具有模糊產生器以及模糊消除器的模糊邏輯系統。

工作原理

純模糊邏輯系統

純模糊邏輯系統是其他類型的模糊邏輯系統的核心部分,它提供了一種量化語言信息和在模糊邏輯原則下利用這類語言信息的一般化模式,其基本框圖如圖2-1所示。

圖2-1 圖2-1
模糊邏輯系統 模糊邏輯系統
模糊邏輯系統 模糊邏輯系統
模糊邏輯系統 模糊邏輯系統
模糊邏輯系統 模糊邏輯系統

純模糊邏輯系統也可以解釋為一個映射關係,其結構圖中的中間部分具有類似於(代數學中)線性變換中變換矩陣的映射功能,輸入映射為輸出,即有=。R。純模糊邏輯系統的缺點就在於它的輸入和輸出均為模糊集合,這不利於工程套用。但是,它為其他具有套用價值的模糊邏輯系統提供了一個基本的樣板,由此出發可以構造出其他具有實用性質的模糊邏輯系統。

高木-關野模糊邏輯系統

高木-關野模糊邏輯系統(簡稱T-S模糊邏輯系統)是將純模糊邏輯系統中的每一條模糊規則的後件(即THEN以後的部分)加以定量化後形成的,也就是說,T-S模糊邏輯系統中的模糊規則,其前件是迷糊的,後件是確定的。

圖2-2 圖2-2

高木-關野模糊邏輯系統結構圖如2-2所示。這種模糊邏輯系統已經在許多實際問題中得到成功的套用,它的優點是模糊邏輯系統的輸出為精確值,其中的參數也可以用參數估計、適應機構等方法加以確定。但是,由於模糊規則後件的確定性,T-S模糊邏輯系統不能方便地利用更多的語言信息和模糊原則,限制了其套用的靈活性。

具有模糊產生器及模糊消除器的模糊邏輯系統

具有模糊產生器及模糊消除器的模糊邏輯系統的基本框圖如圖2-3所示。它是把純模糊邏輯系統的輸入端和輸出端分別接上模糊產生器和模糊消除器後構成的。

圖2-3 圖2-3

具有模糊產生器及模糊消除器的模糊邏輯系統具有以下三方面的顯著優點:(1)這種模糊邏輯系統為我們提供了一種描述領域專家知識的模糊規則的一般化方法;(2)使用者在設計其中的模糊產生器、模糊推理機和模糊消除器時具有很大的自由度,因此可以根據實際情況,找到一個最適合的模糊邏輯系統;(3)因為其輸入、輸出均為精確值,因此特別適合在工程領域中套用。所以,這類模糊邏輯系統得到了更廣泛的套用,特別是當採用單點模糊化、乘積推理、中心解模糊和高斯型隸屬函式構造這種系統時,其輸出可以逼近有界閉集上任意給定的連續函式。

這種模糊邏輯系統是由Mamdani首先提出,而且已經在許多工業過程和商業產品中得到成功的套用。

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