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【正文】 () 在上述運算中， “ ” 為取小運算， “ ” 為取大運算。 由于系統的控制規則庫是由若干條規則組成的，因此對于每一條推理規則都可以得到一個相應的模糊關系。n條規則就有 n個模糊關系： ，對于整個系統的全部控制規則所對應的模糊關系可對 n個模糊關系 ( )取 “ 并 ” 操作得到，即 () [ ( ) , ( ) , ( ) , ( ) ]( , , , )??1 2 3 40 . 7 0 . 7 0 . 6 0 . 039。b b b b? ? ? ?B12, , , n???R R RRiR 1, 2 , ,in? ???12 1nnii ?? ? ? ? ?R R R R R武漢科技大學信息科學與工程學院 模糊控制算法 4．模糊控制向量的模糊判決 由上述得到的控制量是一個模糊集合，需要采用 “ 反模糊化 ”方法將模糊控制項轉換為精確量。下面介紹兩種簡單實用的方法。 （ 1）最大隸屬度法 這種方法是在模糊控制向量中，取隸屬度最大的控制量作為模糊控制器的輸出。例如，當得到模糊控制向量為 () 由于控制量隸屬于等級 5的隸屬度為最大，所以取控制量為 這種方法的優點是簡單易行，缺點是完全排除了其他隸屬度較小的控制量的影響和作用，沒有充分利用取得的信息。 0 .1 0 .4 0 .7 1 .0 0 .7 0 .32 3 4 5 6 739。 ? ? ? ? ? ?U5U ?武漢科技大學信息科學與工程學院 模糊控制算法 （ 2）加權平均判決法 為了克服最大隸屬度法的缺點，可以采用加權平均判決法，即 () 例如 則 11()()niiiniiuuUu???????0 .1 0 .8 1 .0 0 .8 0 .12 3 4 5 639。 ? ? ? ? ?U2 0 .1 3 0 .8 4 1 .0 5 0 .8 6 0 .1 40 .1 0 .8 1 .0 0 .8 0 .1U? ? ? ? ? ? ? ? ???? ? ? ?武漢科技大學信息科學與工程學院 模糊控制算法 5．模糊控制表 模糊關系、模糊推理以及模糊判決的運算可以離線進行，最后得到模糊控制器輸入量的量化等級 , EC與輸出量即系統控制量的量化等級之間 的確定關系，這種關系通常稱為 “ 控制表 ” 。對應于前面介紹的 21條控制規則的 “ 控制表 ” 如表 。 模糊控制表可以離線求出，作為文件存儲在計算機中，計算機實時控制時只要將 A/D轉換得到的偏差和偏差變化 ec 進行量化，得到相應的等級 E 和 EC ，然后從文件中直接查詢所需采取的控制策略。 EU武漢科技大學信息科學與工程學院 模糊控制算法 武漢科技大學信息科學與工程學院 模糊控制算法 6．確定實際的控制量 顯然，實際的控制量 應為從控制表中查到的量化等級 乘以比例因子。設實際的控制量 的變化范圍為 [a, b]，量化等級為 { }，則實際的控制量應為 若 ，則 例如在上述二維模糊控制器中，當 E 和 EC 的量化等級分別為 3和 +1時，由控制表查得 ，則模糊控制器輸出的實際控制量應為 。 u Uu, 1 , , 0 , , 1 , n n n n? ? ? ? ?? ? ?? ?22a b b auUn????, uua y b y? ? ?uyuUn?3U ?3 / 7uuy?武漢科技大學信息科學與工程學院 其它智能控制算法 在智能車這樣并不是很復雜的控制系統中，有一點需要銘記：簡單的算法只要參數調整得好，效果會相當不錯；相反，復雜的算法，其設計和參數整定則相對復雜，效果不一定比簡單算法好。在智能車控制系統中，控制算法最普遍的就是上面講到的 PID和模糊控制算法，當然也有些參賽隊用到其他的智能控制算法，如記憶算法。 武漢科技大學信息科學與工程學院 其它智能控制算法 全國大學生智能汽車競賽的規則為記憶算法在智能車控制系統中的應用提供了條件。比賽中智能車要在賽道上連續跑兩圈，并以其中最好圈的成績作為比賽成績。賽道記憶算法的基本方法是：在第一圈以最安全的速度慢速駛過一圈，將賽道的信息保存下來，第二圈根據保存下來的信息進行車速和轉向控制策略的最優化，從而在第二圈取得好成績。 武漢科技大學信息科學與工程學院 其它智能控制算法 要想成功實現賽道記憶算法，必須具備以下幾點： （ 1）智能車在第一圈必須安全走完全程。在第一圈，智能車的最主要目的并不是跑得快，而是采集賽道信息。因此，它的期望運行軌跡是與賽道重合，如果智能車在第一圈出現跑出場外等特殊情況，那么可以說智能車并沒有真正將賽道正確記錄下來，此時賽道記憶已經失敗。因此，使用賽道記憶算法的智能車，在第一圈一般都采用較緩慢的勻速走完全程。 （ 2）智能車必須能明確分辨出賽道起點線和十字交叉線的區別。根據比賽規則，在賽道的計時起始點兩邊有一個長度 100 mm黑色計時起跑線，智能車前端通過起始線作為比賽開始或者結束時刻；同時比賽規則還規定了賽道可以交叉，交叉角為 90176。 。不采用賽道記憶算法的智能車有時可以通過簡單地將起點線和交叉線一起處理來回避這個問題，而采用賽道記憶算法的智能車則必須要判斷出第一圈的結束和賽道十字交叉線的區別。 武漢科技大學信息科學與工程學院 其它智能控制算法 （ 3）智能車必須有足夠記錄一圈賽道數據的內存空間。由于單片機芯片的 RAM容量有限，因此這個問題也不能忽視。算法設計者需要對算法進行優化處理，改變保存的格式，從而節省內存空間。 以上是成功實現記憶算法的條件，但實現記憶的難度遠不止這些，主要體現在對第一圈記憶的賽道信息的分析和處理，這往往是記憶算法成功與否的關鍵。記憶算法的難度雖然大，但若成功，它取得的效果則是不言而喻的，而且它有很大的發展空間。 武漢科技大學信息科學與工程學院 思考題 1．在智能車系統軟件設計中，請簡述匯編語言與 C語言的優、 缺點。 2．在 PID算法中， P, I, D分別指代什么？它們各自的作用和特點是什么？ 3．在數字 PID中，請分析位置型算法與增量型算法的優、缺點。 4．模糊控制算法設計分為哪幾個步驟？