02 模糊逻辑推理#
1. 本章定位#
本章是模糊控制的推理核心。考试重点是模糊规则、模糊关系、合成推理和去模糊化。
2. 模糊推理一般形式#
规则:
IF X=A THEN Y=B
事实:
X=A′
结论:
Y=B′
解题思路:
- 把规则转化为模糊关系 R。
- 用事实 A′ 与关系 R 合成,得到 B′。
3. Mamdani 与 Larsen 关系#
Mamdani 最小关系:
μR(x,y)=μA(x)∧μB(y)
Larsen 乘积关系:
μR(x,y)=μA(x)μB(y)
速记:
4. 合成推理#
一般形式:
B′=A′∘R=A′∘(A→B)
最大-最小合成:
μB′(y)=x∈X⋁[μA′(x)∧μR(x,y)]
最大-代数积合成:
μB′(y)=x∈X⋁[μA′(x)μR(x,y)]
5. 单前件单规则#
规则:
IF x is A THEN y is B
事实:
x is A′
采用 max-min 推理:
μB′(y)=x⋁[μA′(x)∧μA(x)∧μB(y)]
令:
ω=x⋁[μA′(x)∧μA(x)]
则:
μB′(y)=ω∧μB(y)
含义:事实 A′ 与规则前件 A 的匹配度为 ω,后件 B 被 ω 截断。
6. 多前件单规则#
规则:
IF x=A AND y=B THEN z=C
事实:
x=A′,y=B′
匹配度:
ω1=x⋁[μA′(x)∧μA(x)]
ω2=y⋁[μB′(y)∧μB(y)]
结论:
μC′(z)=(ω1∧ω2)∧μC(z)
7. 多规则推理#
多规则时,每条规则得到一个输出模糊集,最后对各规则输出取并集,得到总输出模糊集合。
答题时可写:
各规则分别匹配 -> 后件截断或缩放 -> 多个输出集合合并 -> 去模糊
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8. 去模糊化#
模糊推理输出是模糊集合,实际控制需要清晰数值,因此要去模糊化。
常见方法:
- 极大隶属度法。
- 重心法。
- 面积均分法。
重心法连续形式:
y∗=∫μB(y)dy∫yμB(y)dy
离散形式:
y∗=∑i=1lμB(yi)∑i=1lyiμB(yi)
面积均分法:
∫ay∗μB(y)dy=∫y∗bμB(y)dy
9. Mamdani 与 T-S 推理#
Mamdani 推理:
IF x1 is M1 AND x2 is M2 THEN u is M3
Takagi-Sugeno 推理:
IF x1 is M1 AND x2 is M2 THEN u=f(x1,x2)
区别:
| 类型 | 后件 | 特点 |
|---|
| Mamdani | 模糊集合 | 直观,接近专家语言规则 |
| T-S | 函数 | 适合建模、优化和计算 |
10. 本章考点#
必背:
- 模糊推理一般形式。
- Mamdani 与 Larsen 关系。
- 最大-最小合成公式。
- 单规则推理的匹配度 ω。
- 去模糊化重心法。
- Mamdani 与 T-S 推理区别。