湘潭大学模糊控制2005秋试题答案.doc

一、（10分）简要解释下列概念 [每小题2分]
1 语言变量 2 模糊逻辑 3 模糊等价关系
4 T-S模糊模型 5自适应模糊控制
答：
1.语言变量是指用自然语言中的词来表示变量，如正大、正中、正小等，通常可以表示为五元体（X,X(T),U,G,M）
2.研究模糊命题的逻辑称为模糊逻辑。
3.把具有自反性、对称性和传递性的模糊关系，称为模糊等价关系。
4.模糊模型是指描述系统特性的一组模糊条件语句，T-S模糊模型的语句形式为：
then
5.自适应模糊控制是在普通模糊控制器加入了一个自适应环节，用以改善和提高其性能，这种控制器具有控制和学习功能，分别是通过两个反馈实现的。

二、（10分）填空 [每空1分]
1. 模糊控制通过引入模糊_逻辑变量__及其它们之间构成的___模糊关系_，
进行_模糊推理_，从而使微机控制进入那些基于_传统控制___无法控制的禁区，以便对复杂非线性对象实现__精确有效__的控制。
2. 二值逻辑的运算法则是_布尔代数_，它可表示为（{0，1}，∧，∨，C）；
而模糊逻辑的运算法则是模糊代数，它可表示为（[0，1]，∧，∨，C）。
它们的主要区别在于后者不再满足补余律。

三、（10分）在论域上定义两个模糊集合分别为

求：
答：
（3分)

（3分)

（或 ） （2分)

（2分）

四、（5分）给定下述两条模糊控制规则
R1: if x1= and y1= then z =
R2:if x2= and y2= then z =
的隶属函数分别如图所示，利用MIN—MAX—重心法在图上画出当时利用这两条规则所获得的模糊集合及其重心z。

min
min
Δ
Z0
（2分）
（1分）
（1分）
（1分）

五、（15分）操作工人调节炉温的经验规则是“如果炉温高，则外加电压低，否则不很低”。如果炉温不很高，问外加电压如何调节。设论域，定义U上的模糊集合[高]=（0.1 0.5 1） [低]=（1 0.5 0.1）
解：[高]=（0.1 0.5 1） [低]=（1 0.5 0.1）
[不很高]=（0.99 0.75 0） [不很低]=（0 0.75 0.99）

“如果炉温高，则外加电压低，否则不很低”所对应的模糊关系

=
（5分）
由模糊推理合成规则，可得

（4分）
答：由模糊推理结果可知若炉温不很高，则外加电压近似于“不很低”（或近似于高）。 （1分）

六、（15分）一条模糊控制规则：if E=PM or PB and EC=NB or NM them u=0.
（1） 将该语句翻译成中文（不能使用符号、字母）。
（2） 写出该语句对应的模糊关系。
（3） 若此采样时刻所得到的误差和误差变化为，求出控制量。
（4） 在阶跃响应曲线上画出该语句所对应的大致区域。
（5） 说明制定该条控制规则的理由。

解：（1）若误差为正中或正大且误差变化为负大或负中则控制量为零。
（2） （3分）
（3） (3分)
（4） （3分）
1
A
B
C
D
E
0
y
t
阶跃响应曲线上的DE段中间处

（5）根据此语句给定误差为正大或正中，但误差为负大或负中表明 被控制过程误差正在迅速减小，故不须再加控制量，否则会出现超调。
（3分）
七、（20分）一个单输入输出模糊控制系统用于控制水箱水位保持恒定，人工调节水位的经验规则是
（1） 若水位很低，则控制阀开度很大；
（2） 若水位低，则控制阀大；
（3） 若水位正好，则控制阀开度为零。
试问“若水位很低，模糊控制阀开度如何？
设论域，定义论域U上的模糊集合
低 ，大
零
解：低 ，大
很低 ，很大

不很低 （5分）
由经验规则可确立模糊关系为

（5分）

（5分）
根据模糊推理合成规则控制阀
开度
（4分）
答：控制阀开度近似零。 （1分）

八、（15分）回答下列问题：
1. 模糊控制器中为什么要使用模糊逻辑？
2. 模糊逻辑表现在哪几方面？
3. 模糊控制和传统PID控制有何主要区别？
4. 通过上机仿真实验说一下你对模糊控制特点和控制性能的认识。

1. 答：模糊控制是模拟人的模糊思维的，人的模糊思维善于描述模糊现象、模糊概念等，所以模糊控制器要采用模糊逻辑。（2分）

2. 答：模糊逻辑在模糊控制器中主要表现在三个方面：
模糊变量是、模糊控制规则和模糊推理。
3. 答: 模糊控制
① 基于人的控制经验，不基于被控对象精确模型
② 属于非线性控制
③ 具有仿人智能控制的特点。
传统PID控制
①基于被控对像精确模型
②属于线性控制
③不具有智能控制的特点。
4.答：通过对同一类对象（一阶、二阶环节）上机仿真表明模糊控制器性能优于PID控制性能，具体表现在①快速性②对参数适应能力强。

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