基于模糊邏輯的道路擁堵判別

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1、第2章模糊控制2.1模糊理論概述2.1.1模糊理論的創(chuàng)立模糊理論是美國(guó)帕克萊加州大學(xué)電器系L.A.Zadeh教授在1965年創(chuàng)立的模糊集合理論的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，主要包括模糊集合理論、模糊邏輯、模糊推理和模糊控制等方面的內(nèi)容。模糊邏輯是一種連續(xù)邏輯，由一個(gè)可以確定隸屬度的句子來表示一個(gè)模糊命題，可以用來描述客觀世界中普遍存在的模糊現(xiàn)象。模糊控制是以模糊集合論作為它的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，模糊控制系統(tǒng)應(yīng)用于諸如在測(cè)量數(shù)據(jù)不確切，要處理的數(shù)據(jù)量過大以致無法判斷它們的兼容性，一些復(fù)雜可變的被控對(duì)象等場(chǎng)合是非常適合的。由于模糊理論受到了世人前

2、所未有的關(guān)注，MathWorks公司聘請(qǐng)澳大利亞Queensland大學(xué)的A.Lot教授開發(fā)了基于MATLAB環(huán)境下的“模糊推理系統(tǒng)工具箱”（FuzzyInferenceSystemToolboxforMATLAB）。該工具箱集成度高，內(nèi)容豐富，基本包括了模糊集合理論的各個(gè)方面，其功能強(qiáng)大和方便使用的特點(diǎn)得到了用戶的廣泛歡迎。因?yàn)樗诟鱾€(gè)方面都能給人留下深刻的印象，從而使模糊邏輯成為智能系統(tǒng)的概念與設(shè)計(jì)的有效工具。對(duì)待模糊理論，學(xué)術(shù)界一直有兩種不同的觀點(diǎn)，其中持否定觀點(diǎn)的大有人在，客觀地說，有如下兩個(gè)主要方面的原因：其一是推崇

3、模糊理論的學(xué)者在強(qiáng)調(diào)其不依賴于精確的數(shù)學(xué)模型時(shí)過分夸大其功能，而正確的觀點(diǎn)似乎應(yīng)該是模糊理論不依賴于被控對(duì)象的精確數(shù)學(xué)模型，當(dāng)然它也不應(yīng)該拒絕有效的數(shù)學(xué)模型。模糊控制理論在特定條件下可以達(dá)到經(jīng)典控制理論難以達(dá)到的“滿意控制”，而不是最優(yōu)控制；其二是模糊理論的確還有許多不完善之處，比如模糊規(guī)則的獲取和確定，隸屬函數(shù)的選擇以及穩(wěn)定性問題至今未得到完善的解決。盡管如此，大量的工程系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用上了模糊控制理論，特別是日本，尤為重視模糊理論的工程應(yīng)用。從發(fā)展來看模糊控制已經(jīng)成為智能控制的一個(gè)重要分支。2.1.2模糊理論的發(fā)展和現(xiàn)狀以日本

4、、中國(guó)、歐美為代表的各國(guó)科技人員正就以下各個(gè)方面開展深入研究。（1）模糊理論基礎(chǔ)研究為了開拓更新更廣的應(yīng)用，完善模糊理論的理論體系，必須加強(qiáng)以基本概念為核心的模糊理論和模糊方法論的研究，其重點(diǎn)在于應(yīng)用模糊理論對(duì)人的思維過程和創(chuàng)造力進(jìn)行理論研究。同時(shí)也要對(duì)已有基礎(chǔ)理論中的基本概念，比如模糊概念、模糊推理的概念等進(jìn)行推敲；對(duì)模糊推理中的多質(zhì)理論、統(tǒng)一性理論、推理算法、多變量分析、模糊量化理論等進(jìn)行研究；對(duì)模糊方法論中的模糊集合論、模糊方程、模糊統(tǒng)計(jì)和模糊數(shù)學(xué)，對(duì)思維功能與模糊系統(tǒng)的關(guān)系，模糊系統(tǒng)的評(píng)價(jià)方法、模糊系統(tǒng)與其他系統(tǒng)，特別

5、是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等相結(jié)合的理論問題進(jìn)行研究。（2）模糊計(jì)算機(jī)方面的研究其目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)具有模糊關(guān)系特征的高速推理計(jì)算機(jī)，并希望在系統(tǒng)小型化、微型化的同時(shí)，開發(fā)出可以大大提高效率的模糊計(jì)算機(jī)。這方面的研究包括模糊計(jì)算機(jī)機(jī)構(gòu)、模糊邏輯器件、模糊邏輯存儲(chǔ)器、模糊編程語(yǔ)言以及模糊計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)軟件等。（3）機(jī)器智能化研究目的是實(shí)現(xiàn)對(duì)模糊信息的理解，對(duì)具有漸不變特征模糊系統(tǒng)的控制以及對(duì)模式識(shí)別和決策智能化的研究。主要包括智能控制、傳感器、信息意義理解、評(píng)價(jià)系統(tǒng)，具有柔性思維和動(dòng)作性能的機(jī)器人、能有語(yǔ)言理解能力的智能通訊、具有實(shí)時(shí)理解能力的圖像識(shí)別

6、等。（4）人機(jī)工程的研究其目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)能高速模糊檢索并能對(duì)未能預(yù)測(cè)的輸入條件作適當(dāng)判斷的專家系統(tǒng)，以及對(duì)人與人之間的界面如何能盡量接近人機(jī)之間的界面，如何才能滿足新系統(tǒng)要求的研究。這方面主要包括模糊數(shù)據(jù)庫(kù)、模糊專家系統(tǒng)、智能接口和對(duì)人的自然語(yǔ)言的研究。（5）人類系統(tǒng)和社會(huì)系統(tǒng)的研究目的在于利用模糊理論解決充滿不確定性的人的復(fù)雜行為、心理分析、社會(huì)經(jīng)濟(jì)的變化趨勢(shì)，各種社會(huì)現(xiàn)象的模型、預(yù)測(cè)以及決策支持等。這方面包括對(duì)各種危機(jī)的預(yù)測(cè)和完全評(píng)價(jià)、對(duì)失誤系統(tǒng)的評(píng)價(jià)方法、建立不良結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的模型、模糊理論在系統(tǒng)故障檢測(cè)與診斷中的應(yīng)用、人的行為

7、與心理分析等。（6）自然系統(tǒng)的研究目的在于利用模糊理論來解決復(fù)雜自然現(xiàn)象的模型和解釋等。這方面還包括對(duì)各種物理化學(xué)現(xiàn)象的進(jìn)一步解釋，對(duì)自然環(huán)境大氣圈、地球生物圈、水圈、地圈的研究。2.2模糊控制的特點(diǎn)模糊邏輯控制簡(jiǎn)稱模糊控制，是以模糊集合論、模糊語(yǔ)言變量和模糊邏輯推理為基礎(chǔ)的一種計(jì)算機(jī)數(shù)字控制技術(shù)。模糊控制的基本思想是利用計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)人的控制經(jīng)驗(yàn)，而這些經(jīng)驗(yàn)多是用語(yǔ)言表達(dá)的具有相當(dāng)模糊性的控制規(guī)則。模糊控制器獲得巨大成功的主要原因在于它具有如下一些突出特點(diǎn)：（1）模糊控制是一種基于規(guī)則的控制。它直接采用語(yǔ)言型控制規(guī)則，出發(fā)點(diǎn)是

8、現(xiàn)場(chǎng)操作人員的控制經(jīng)驗(yàn)或相關(guān)專家的知識(shí)，在設(shè)計(jì)中不需要建立被控對(duì)象的精確數(shù)學(xué)模型，因而使得控制機(jī)理和策略易于接受與理解，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，便于應(yīng)用。（2）由工業(yè)過程的定性認(rèn)識(shí)出發(fā)，比較容易建立語(yǔ)言控制規(guī)則，因而模糊控制對(duì)那些數(shù)學(xué)模型難以獲取、動(dòng)態(tài)特性不易掌握或變化非常顯著的對(duì)象非常適