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目录1

绪论1

第一篇 模糊数学基础1

第一章 模糊集合及其运算1

§1.1 经典集合及其运算1

1.1.1 集合的概念及定义1

1.1.2 集合的直积2

1.1.3 映射与关系3

1.1.4 集合的运算性质3

1.1.5 集合的表示及特征函数4

§1.2 模糊集合及其运算5

1.2.1 模糊子集的定义及表示5

1.2.2 模糊子集的运算8

§1.3 模糊集合与经典集合的联系12

1.3.1 截集12

1.3.2 分解定理12

1.3.3 扩张原则14

§1.4 隶属函数14

1.4.1 隶属函数的确定方法14

1.4.2 常用的隶属函数18

第二章 模糊矩阵与模糊关系30

§2.1 模糊矩阵30

2.1.1 模糊矩阵的定义及其运算30

2.1.2 模糊矩阵的截矩阵32

2.1.3 模糊矩阵的合成33

2.1.4 模糊矩阵的转置34

§2.2 模糊关系35

2.2.1 模糊关系的定义35

2.2.2 模糊关系的运算36

2.2.3 模糊关系的性质37

2.2.4 模糊等价关系38

§2.3 模糊关系的合成39

2.3.1 模糊关系合成的定义39

2.3.2 模糊关系合成运算性质40

§2.4 模糊向量42

2.4.1 模糊向量42

2.4.2 模糊向量的笛卡尔乘积42

2.4.3 模糊向量的内积与外积43

§3.1 模糊逻辑45

3.1.1 命题与二值逻辑45

第三章 模糊逻辑与模糊语言45

3.1.2 模糊命题与模糊逻辑47

3.1.3 De-Morgan代数48

3.1.4 模糊逻辑公式49

3.1.5 模糊逻辑函数及其分解50

§3.2 模糊逻辑电路54

3.2.1 连续值开关网络54

3.2.2 模糊逻辑门电路56

3.2.3 模糊函数的电路实现59

3.3.1 自然语言和形式语言63

§3.3 模糊语言63

3.3.2 集合描述的语言系统64

3.3.3 模糊语言算子65

3.3.4 语言值及其四则运算67

3.3.5 模糊语言变量69

§3.4 模糊推理70

3.4.1 判断与推理70

3.4.2 模糊推理句72

3.4.3 模糊推理73

3.4.4 模糊条件语句及其推理规则74

§4.1 模糊控制的基本思想78

第二篇 模糊自动控制理论78

第四章 模糊自动控制原理78

§4.2 模糊控制系统的组成80

§4.3 模糊控制的基本原理81

4.3.1 一步模糊控制算法81

4.3.2 模糊自动控制原理82

第五章 模糊控制器设计的基本方法89

§5.1 模糊控制器的结构设计89

5.1.1 人-机系统中的信息量89

5.1.2 模糊控制器的输入输出变量90

5.2.1 选择描述输入和输出变量的词集91

§5.2 模糊控制规则的设计91

5.2.2 定义各模糊变量的模糊子集92

5.2.3 建立模糊控制器的控制规则95

§5.3 精确量与模糊量的相互转换97

5.3.1 模糊化方法97

5.3.2 模糊量到精确量的转换方法98

§5.4 论域、量化因子及比例因子的选择100

5.4.1 论域及基本论域100

5.4.2 量化因子及比例因子100

5.4.3 量化因子及比例因子的选择101

5.5.1 模糊控制算法与查询表102

§5.5 模糊控制算法的实现102

5.5.2 模糊控制算法程序框图103

§5.6 采样时间的选择104

第六章 模糊控制规则的自调整与自寻优106

§6.1 简单的模糊控制器106

6.1.1 模糊控制器的结构106

6.1.2 模糊控制规则106

6.1.3 确定模糊变量的赋值表108

6.1.4 建立模糊控制表109

6.1.5 简单模糊控制器的控制特性110

§6.2 控制规则可调整的模糊控制器113

6.2.1 控制规则的解析描述113

6.2.2 带有调整因子的控制规则114

6.2.3 调整因子对控制性能的影响115

§6.3 模糊控制规则的自寻优115

6.3.1 带有两个调整因子的控制规则116

6.3.2 带有多个调整因子的控制规则117

6.3.3 模糊控制规则的自寻优117

§6.4 带有自调整因子的模糊控制器119

6.4.2 控制性能对比研究120

6.4.1 模糊量化控制规则120

§6.5 改善模糊控制器性能的途径121

6.5.1 Fuzzy-PID复合控制121

6.5.2 三维模糊控制器121

6.5.3　Smith-Fuzzy控制器123

第七章 模糊系统辨识与模糊预测125

§7.1 模糊系统辨识125

7.1.1 模糊模型的概念125

7.1.2 模糊模型的品质指标126

7.1.3 模糊模型的建立方法127

7.2.1 建立输入输出空间U和Y129

§7.2 模糊模型的建模举例129

7.2.2 确定模型的结构130

7.2.3 确定模糊控制规则131

§7.3 自适应模糊预测模型132

§7.4 “模糊控制”模型预报134

7.4.1 “模糊控制”模型预报的方法134

7.4.2 “模糊控制”模型预报的算法136

7.4.3 输出信息的综合138

§7.5 降水量模糊模型预报138

7.5.1 确定预报因子139

7.5.2 输入输出信息的集合描述139

7.5.3 模糊模型的建立143

7.5.4 模糊关系矩阵的计算145

7.5.5 预报输出的计算146

7.5.6 预报决策147

第八章 自适应模糊控制原理149

§8.1 自适应模糊控制器的结构149

8.1.1 概述149

8.1.2 自适应模糊控制器的结构150

§8.2 自适应模糊控制器的原理150

8.2.1 性能测量151

8.2.2 控制量的校正152

8.2.3 控制规则的修正153

8.2.4 控制表的获得154

§8.3 模型参考自适应模糊控制系统155

8.3.1 MRAS系统155

8.3.2 MRAS系统的模糊算法155

§8.4 仿真研究158

8.4.1 自组织模糊控制器的仿真158

8.4.2 模型参考自适应模糊控制系统的仿真160

第九章　模糊控制的理论分析初步163

§9.1　模糊控制算法的结构研究163

9.2.1　输入输出特性164

§9.2　模糊控制器的多值继电器模型164

9.2.2　模糊控制器的分析166

§9.3　模糊控制器的代数模型167

9.3.1　代数模型167

9.3.2　稳定性分析168

§9.4　模糊控制器的语言模型170

9.4.1　语言系统与语言模型170

9.4.2 　语言稳定状态分析172

9.4.3　语言动态特性分析173

9.4.4　控制环节的语言分析174

9.5.1　方块脉冲函数及其性质177

§9.5　模糊控制系统分析与设计的方块脉冲函数法177

9.5.2　模糊集运算的方块脉冲函数描述179

9.5.3　用方块脉冲函数分析模糊控制系统180

9.5.4　用方块脉冲函数法设计模糊控制器183

第三篇 人工智能和智能控制理论185

第十章　人工智能与自动控制185

§10.1　人工智能185

10.1.1　智能与人工智能185

10.1.2　电脑与人工智能186

10.2.1　人工智能学科的范畴、层次188

§10.2　人工智能的基本问题188

§10.3　人工智能的研究领域189

10.3.1　专家系统189

10.3.2　自然语言理解189

10.2.2　人工智能的基本问题189

10.3.3　自然语言生成190

10.3.4　自动定理证明190

10.3.5　自动程序设计190

10.3.6　问题求解190

10.3.10　决策支持系统191

100.3.11 博奕191

10.3.7　模式识别与物景分析191

10.3.9　智能检索系统（知识库系统）191

10.3.8　机器人和机器人学191

§10.4 从人工智能到智能控制192

10.4.1 人工智能与自动化192

10.4.2　从自动化到智能化192

10.4.3　从自动控制到智能控制193

§11.1　专家系统概述194

11.1.1 什么是专家系统194

第十一章 智能控制系统的理论基础——专家系统与知识工程194

11.1.2　建立专家系统的目的和意义195

§11.2　专家系统的结构196

11.2.1　一般专家系统的结构196

11.2.2　理想化的专家系统结构199

§11.3　知识的表示200

11.3.1　知识表示的重要性200

11.3.2　逻辑表示法201

11.3.3　语义网络表示法202

11.3.5　框架表示法204

11.3.4　产生式表示法204

11.3.6　过程表示法205

§11.4　知识的获取205

11.4.1　知识获取的途径206

11.4.2　知识获取的步骤206

§11.5　不精确推理208

11.5.1　不精确推理的一般描述208

11.5.2　不精确推理的方法209

§11.6　产生式系统217

11.6.1　产生式系统的结构及特点217

11.6.3　产生式系统的应用218

11.6.2　产生式系统的分类218

§11.7　智能学习系统219

11.7.1　学习系统219

11.7.2　机器学习220

11.7.3　智能学习系统221

§11.8　人-机智能结合系统223

11.8.1　人的智能模型223

11.8.2　人-机智能结合的必要条件223

11.8.3　人-机交互作用…………………………225

11.8.4　计算机的智能结构225

12.1.1 智能控制的形成和发展227

第十二章　智能控制与智能控制系统227

§12.1　智能控制的发展概况227

12.1.2　智能控制的研究途径228

§12.2　从PID控制到智能控制229

12.2.1　常规PlD控制229

12.2.2　常规PID控制的剖析231

12.2.3　从PID控制得到的启发231

§12.3　智能控制的基本概念232

12.3.1　什么是智能控制232

12.4.1　大系统控制的基本形式234

12.3.2　智能控制的几种类型………………………………………………（233 ）§12.4　多级递阶智能控制234

12.4.2　递阶控制的一般原理236

12.4.3　多级递阶智能控制237

12.4.4　机器人递阶智能控制系统的结构238

12.4.5　人-机交互的多级递阶智能控制238

§12.5　专家控制系统与专家控制器241

12.5.1　专家控制系统242

12.5.2　实时过程控制专家系统244

12.5.3　专家控制器245

12.6.1　仿人智能控制的基本思想247

§12.6　仿人智能控制247

12.6.2　仿人智能控制行为的特征变量248

12.6.3　仿人智能控制器的结构250

12.6.4　仿人智能控制的多种模式251

§12.7 自寻优模糊智能控制系统260

12.7.1 自寻优控制系统的概念260

12.7.2　自寻优模糊智能控制261

12.7.3 自寻优模糊智能控温系统263

§12.8　学习控制系统264

12.8.1　学习控制的基本概念264

12.8.2　学习控制律264

12.8.3　学习控制的收敛性266

12.8.4　学习控制的实验研究270

§12.9　自学习控制系统276

12.9.1 自学习控制系统的结构277

12.9.2　基于规则的自学习控制系统277

12.9.3　基于规则的自学习模糊控制算法279

§12.10　基于神经元网络的控制系统283

12.10.1　神经元模型283

12.10.2 神经元网络模型285

12.10.4　神经元网络专家系统287

12.10.3　神经网络的特点287

12.10.5　基于神经网络的控制系统故障诊断289

12.10.6　基于神经网络的机器人控制291

§12.11 智能控制系统的稳定性分析293

12.11.1　李雅普诺夫意义下的稳定性293

12.11.2　李雅普诺夫稳定性理论295

12.11.3　绝对稳定性理论296

12.11.4　智能控制系统的稳定性分析301

§12.12　智能控制程序设计语言304

12.12.1　程序设计语言概述304

12.12.2 　LISP语言305

12.12.3 PROLOG语言308

第四篇 模糊控制和智能控制的工程应用312

第十三章　模糊控制器的工程应用312

§13.1　蒸汽机的模糊控制系统 312

13.1.1 概述312

13.1.2　模糊控制器的结构313

13.1.3　模糊变量的论域及其隶属函数313

13.1.4　控制规则315

13.1.6　小结317

13.1.5　模糊控制的结果317

§13.2　机器人的模糊控制318

13.2.1　概述318

13.2.2　模糊指令与模糊算法318

13.2.3　模糊指令的解释320

13.2.4　机器人的模糊控制320

13.2.5　机器人的控制过程324

§13.3　飞机倾斜运动的模糊控制324

13.3.1　系统的运动方程324

13.3.2　系统的状态方程及其最优控制326

13.3.3　系统的模糊控制326

13.4.1　概述329

§13.4　模糊控制在退火炉燃烧过程控制中的应用329

13.4.2　模糊控制系统的组成330

13.4.3　模糊控制器和模糊自寻优控制器331

13.4.4　应用效果与结论333

§13.5　气炼机的自适应模糊控制系统335

13.5.1　概述335

13.5.2 自动气炼机的结构及其工艺流程335

13.5.3　气炼机控制系统的硬件设计335

13.5.4　气炼机控制系统的软件设计337

13.5.5 自动气炼机的模糊控制器338

13.5.6 自动气炼机透烧、预烧延时的自适应模糊控制339

13.5.7　小结342

§13.6　电弧冶炼炉的模糊控制342

13.6.1　概述342

13.6.2　模糊聚类分析343

13.6.3　模糊控制规则345

13.6.4　控制系统的组成346

13.6.5　小结347

§14.1　智能控制在造纸过程中的应用348

14.1.1　概述348

第十四章　智能控制的工程应用348

14.1.2　造纸过程分析及其控制349

14.1.3　造纸过程的专家智能控制350

14.1.4　实际运行结果354

14.1.5　小结356

§14.2　仿人智能温度控制器356

14.2.1　概述356

14.2.2　整机简介357

14.2.3　仿人智能控制算法357

14.2.4　性能对比及结论359

14.3.1　概述360

§14.3　光导纤维拉丝过程的张力专家智能控制器360

14.3.2　专家智能控制器的设计361

14.3.3　小结363

§14.4　塑料瓦楞板同步剪切的智能控制363

14.4.1　问题的提出363

14.4.2　工业智能控制器364

14.4.3　MIC-1智能控制器的设计365

14.4.4　MIC-1智能控制器的开发和应用368

14.4.5　小结368

习题与思考题370

参考文献375