规则库输入输出模糊器模糊推理机解模糊器
图3.1模糊系统基本结构 各个模块的功能如下:
1.规则库。它是一个模糊IF-THEN规则的集合。这些模糊规则是人类的知识总结，模糊推理机依赖于规则库的数据以完成推理的任务。
2.模糊器。因为外部输入的信号是清晰值，而模糊推理机需要的输入信号是模糊集合，因此需要进行清晰值到模糊集合的映射。模糊器的任务就是完成这一映射操作。常用的模糊器有：单值模糊器、高斯模糊器和三角形模糊器等。
3.解模糊器。它是模糊器的逆操作。因为模糊推理机输出的是模糊集合，而外部环境需要的是清晰的信号值，因此需要进行模糊集合到清晰值的映射。常用的解模糊方法有：重心法、中心平均法、最大值法等。
4.模糊推理机。以模糊器所产生的模糊集合为输入，对规则库中的各条规则运用式(3.5)，计算出各条规则的推理结果〔每条规则生成一个模糊集合)，然后对所有推理结果进行s-范式或t-范式运算，得到一个模糊集合，作为最终的结论输出到解模糊器。这种方法称为独立推理，所谓独立，是指每条规则独立运用式(3.5)，然后再对结果进行s-范式或t-范式运算。另外,还有一种方法，称为组合推理。它的操作过程是，先对各条规则所对应的模糊关系进行s-范式或t-范式运算，得到一个单独的模糊关系，这个模糊关系包含了所有规则的信息；然后对输入的模糊集合和这个单独的模糊关系运用式(3.5)，得到最终的结论。就计算结果而言，独立推理和组合推理是等价的。在计算的复杂度上，组合推理比独立推理简单，这是因为每次推理只需调用一次(3.5)。在灵活性上，独立推理优于组合 推理，因为独立推理方法可适用于规则库变化的情况，而组合推理是假设规则库不变的。
3.10 模糊控制器各部分组成
3.10.1 模糊化接口
模糊化接口接受的输入只有误差信号e（t），由e（t）再生成误差变化率或误差的差分Δe（t），模糊化接口主要完成以下两项功能：
⑴ 论域变换 ⑵ 模糊化
3.10.2 知识库
知识库中存储着有关模糊控制器的一切知识，它们决定着模糊控制器的性能，是模糊控制器的核心。
⑴ 数据库（Data Base）
数据库中存储着有关模糊化、模糊推理、解模糊的一切知识，包括模糊化中的论域变换方法、输入变量各模糊集合的隶属度函数定义等，以及模糊推理算法、解模糊算法、输出变量各模糊集合的隶属度函数定义等。
⑵ 规则库（Rule Base）
模糊控制规则集，即以“if?then?”形式表示的模糊条件语句，如 R1：If e* is A1, then u* is C1, R2：If e* is A2, then u* is C2, ?
其中，e*就是前面所说的模糊语言变量，A1，A2，?，An是et*的模糊子集，C1，C2，?，Cn是u*的模糊子集。
规则库中的n条规则是并列的，它们之间是“或”的逻辑关系，整个规则集合的总模糊关系为：
R??Rii?1n。
3.10.3 模糊推理机
模糊控制应用的是广义前向推理。即通过模糊规则对控制决策进行推断，以确定模糊输出子集。
3.10.4 解模糊接口
⑴ 解模糊 ⑵ 论域反变换
3.11模糊控制器工作原理
模糊控制器的原理图，如图3.2所示。
模糊化 模糊推理 解模糊 被控对象 FC知识库
图3.2 模糊控制器原理图
由于一个模糊概念可以用一个模糊集合来表示，因此模糊概念的确定问题，就可以直接转换为模糊集隶属函数的求取问题。因此，对于一类缺乏精确数学模型的被控对象，可以用模糊集合的理论，人对系统的操作和控制的经验，总结成用模糊条件语句的形式写出的控制规则。经过必要的数学处理，来确定一定的推理法则。这样就可以根据输入的模糊信息，按照控制规则和推理法则，做出模糊决策，完成控制动作。
为了了解模糊控制器的工作原理，图3.3列出其结构框图。
FC?-知识库 模糊化 模糊推理 解模糊 被控对象
图3.3 模糊控制器结构
显然，模糊控制器主要由模糊化接口、知识库、模糊推理机、解模糊接口四部分组成，通过单位负反馈来引入误差，并以此为输入量进行控制动作。
3.12 模糊控制技术的应用概况
国内在模糊控制方面也同样取得了显著成果。1986年，都志杰等人用单片
机研制了工业用模糊控制器。随后，何钢、能秋思、刘浪舟等人相继将模糊控制方法成功地应用在碱熔釜反应温度、玻璃窑炉等控制系统中。
在社会生活领域中，体现在模糊控制技术在家电中的应用，所谓模糊家电，就是根据人的经验，在电脑或者芯片的控制下实现可模仿人的思维进行操作的家用电器。几种典型的模糊家电产品诸如：模糊电视机、模糊空调器、模糊微波炉、模糊洗衣机、模糊洗衣机等的应用已经相当纯熟。
4.基于MATLAB的自动泊车系统的设计
本章对垂直泊车的路径和控制方法进行分析。特别注意，本章中所谓小车的运动轨迹，在没有特殊说明时，是指小车后轮轴中点的运动轨迹。由于车的状态量与控制量之间是非线性关系，并且考虑到各种误差，决定选用模糊控制来设计自动泊车系统。
4.1 汽车倒车模糊控制器构建
利用MATLAB模糊工具箱的图形界面可视化工具，可以方便直观地实现模糊推理系统的设计过程[10]。MATLAB模糊工具箱提供的图形化工具有模糊推理系统编辑器(Fuzzy)、隶属函数编辑器(Mfedit)、模糊规则编辑器(Ruledit)、模糊规则观察器(Ruleview)、模糊推理输入输出曲面视图(Surfview)等5类。这5个图形化工具操作简单，相互动态联系，可以同时用来快速构建用户设计的模糊系统。
（1）FIS编辑器。通过上节的分析可以知道，系统设置为3个输入1个输出。3个输入分别改为距离、角度1和角度2，输出改为控制角度，这时建立的为初步模糊推理的GUI界面。
（2）隶属度函数编辑器。通过规则可以知道，在这里需要定义距离的隶属度函数类型，这里选择Z型和S型分别定义近距离和远距离。
（3）模糊规则编辑器。在规则编辑器中产生已得到的模糊推理规则：如果D是远，则θ=θ1；如果D是近，则θ=θ2。在FIS编辑器的File下选择Save to disk as，将设计的FIS保存到磁盘文件中，命名为sltbu，调用时直接采用sltbu．fis文件。
4.2 汽车倒车模糊控制器设计所包括的内容
(1) 确定模糊控制器的输人变量和输出变量(即控制量)； (2) 设计模糊控制器的控制规则；
(3) 确立模糊化和非模糊化(又称清晰化)的方法；
(4) 选择模糊控制器的输入变量及输出变量的论域并确定模糊控制器的参数(如量化因子、比例因子)；
(5) 模糊控制器的软硬件实现； (6) 合理选择模糊控制算法的采样时间。
4.3 汽车倒车模糊控制器的结构设计
模糊控制器的结构设计是指确定模糊控制器的输入变量和输出变量，究竟选