1、模糊系統理論一、主要內容概念：廣義的模糊系統理論是指推廣通常的系統理論得到的，以模糊集合的形式表示系統所含的模糊性并能處理這些模糊性的模糊理論。主要包括模糊數學理論、模糊系統、模糊決策和模糊邏輯等方面的內容。狹義的模糊系統理論就是指模糊系統，包括模糊控制，模糊信號處理，通信及可能性理論不確定性的度量等。如圖所示3：模糊數學，它用模糊集合取代經典集合從而擴展了經典數學中的概念；模糊邏輯與人工智能，它引入了經典邏輯學中的近似推理，且在模糊信息和近似推理的基礎上開發了專家系統；模糊系統，它包含了信號處理和通信中的模糊控制和模糊方法；不確定性和信息，它用于分析各種不確定性；模糊決策，它用軟約束來考慮優

2、化問題。當然，這五個分支并不是完全獨立的，他們之間有緊密的聯系。例如，模糊控制就會用到模糊數學和模糊邏輯中的概念。從實際應用的觀點來看，模糊理論的應用大部分集中在模糊系統上，尤其集中在模糊控制上。也有一些模糊專家系統應用于醫療診斷和決策支持。由于模糊理論從理論和實踐的角度看仍然是新生事物，所以我們期望，隨著模糊領域的成熟，將會出現更多可靠的實際應用。二、產生與發展模糊系統理論是在美國加州大學LA.Zadeh教授于1965年創立的模糊集合理論的數學基礎上發展起來的，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容10。早在20世紀20年代，就有學者開始思考和研究如何描述客觀世界中普

3、遍存在的模糊現象。1923年，著名的哲學家和數學家B.Russell在其有關“含模糊性”的論文中就認為所有的自然語言均是模糊的，如“年輕的”和“年老的”都不是很清晰的或準確的概念。它們沒有明確的內涵和外延，實際上是模糊的概念。然而，在一個特定的環境中，人們用這些概念來描述某個具體對象時卻又能讓人們心領神會，很少引起誤解和歧義。與B.Russell同時代的邏輯學家和哲學家人Kasiewicz發現經典的：值邏輯只是理想世界的模型，而不是現實世界的模型，因為它在對待諸如“某人個子比較高”這一客觀命題時不知所措。他在1920年創立了多值邏輯，為建立正式的模糊模型走出了關鍵的第一步。但是，多值邏輯本質不

4、仍是精確邏輯，它只是二值邏輯的簡單推廣。1937年，英國學者M.Nack也曾對“含模糊性”的問題進行過深入研究，并提出了“輪廓致”的新概念。這實際上是后來的“隸屬度函數”這一重要概念的思想萌芽。遺憾的是,他在描述某一概念的“真實接近程度”時，錯用了“用法的接近程度”，最終與模糊集合擦肩而過，失之交臂。應該說他已經走到了真理的邊緣，可謂模糊系統理論的鼻祖。1965年，Zadell在其“FuzzySets”論文中首次提出了表達事物模糊性的重要概念隸屬度函數，從而突破7,19世紀末德國數學家G.Contor創立的經典集合理論的局限性。借助于隸屬度函數可以表達一個模糊概念從“完全不屬于”到“完全隸屬于

5、”的過渡，從而能對所有的模糊概念進行定量表示。隸屬度函數的提出奠定丁模糊系統理論的數學基礎。1966年，P.N.Marinos發表了有關模糊邏輯的研究報告。這一報告真正標志著模糊邏輯的誕生。模糊邏輯和經典的二值邏輯的不同之處在于：模糊邏輯是一種連續邏輯。一個模糊命題是一個可以確定隸屬度的句子，它的真值可取o,U區間中的任何數。很明顯，模糊邏輯是二值邏輯的擴展，而二值邏輯只是模糊邏輯的特例。模糊邏輯有著更加普遍的實際意義，它據棄了二值邏輯簡單的肯定或否定，把客觀邏輯世界看成是具有連續隸屬度等級變化的，它允許一個命題亦此亦彼，存在著部分肯定和部分否定，只不過隸屬程度不同而已。這就為計算機模仿人的思

6、維方式來處理普遍存在的語言信息提供了可能，因而具有劃時代的現實意義。1974年，Zadeh進一步研究了模糊邏輯推理。此后，模糊系統理論逐漸成為一個熱門的課題。建立在模糊邏輯基礎止的模糊推理是一種近似推理，可以在所獲得的模糊信息前提一F進行有效地判斷和決策。而基于二值邏輯的演繹推理和歸納推理此時卻無能為力，因為它們要求前提和命題都是精確的，不能有半點含糊14三、目前應用情況目前，模糊系統在理論和應用兩方面都取得了長足的進步，為包括模糊控制在內的先進技術提供了強有力的理論支撐模糊系統理論在運籌分析、社會科學、模糊控制、人工智能、調查分析、計劃、評價等領域均有應用。（一）、工程科技方面1、型樣識別：

7、文字識別、指紋識別、手寫字體辨識、影像辨識、語音辨識2、控制工程：機器人控制、汽車控制、家電控制、工業儀表控制、電力控制3、信號及資訊處理：影像處理、語音處理、資料整理、數據庫管理4、人工智能及專家系統：故障診斷、自然語言處理、自動翻譯、地震預測工業設計5、環保：廢水處理、凈水處理廠工程、空氣污染檢驗、空氣品質監控6、其他：建筑結構分析、化工制程控制（二）、教育、社會及人文科學方面1、教育：教學成果評量、心理測驗、性向測驗、計算機輔助教學2、心理學：心理分析、性向測驗3、決策決定：決策支援、決策分析、多目標評價、綜合評價、風險分析具體應用：（一），工業方面我國對模糊邏輯和模糊數學的基礎和應用研

8、究工作在70年代以前處于國際領先地位。由于人才流失及其他一些因素,近年來開始落后于日本和歐美國家。國際學術界對模糊邏輯的工程應用研究起步于80年代,主要進展和突破在小型電子設備（如家用電器的模糊控制器）的研究與開發應用1,城區公共交通系統的調度和運行等方面也已取得了較好的成果2,16。在工業過程控制方面取得較好效果的有核反應堆運行3、水質控制4、煉油廠生產調度系統5等。（二），電力工程領域的應用我國關于模糊系統理論在電力工程領域的應用研究,電力科學研究院王平洋教授等走在了前列,他們在電廠選址、負荷預測等方面取得了成就6,13（三），在工程中的應用模糊系統理論在復雜系統控制包括模式識別、故障診斷

9、、智能控制,以及多層次綜合評判和決策、多目標多階段優化等領域都有重要應用7,15（四），對宏觀調控的應用宏觀調控系統中存在各種量不確定問題，結合Fuzzy集合、Fuzzy邏輯和現代控制理論的研究成果,建立一種較實用的模糊系統模式（FuzzySystemModel,FSM），作為描述、分析這類具有不確定因素的宏觀經濟調控系統的工具之一8。（五），在預測中的應用應用自適應模糊系統理論的最新成果實現實用化的預測系統,并以電力電負荷預測為具體應用背景完成了實驗研究9。按照模糊自適應系統的理論,把一個預測系統作為一個模糊邏輯系統,探討了一種預測方法。這個方法比神經網絡預測方法更為簡單且收斂更快12。（六

10、），農業機械化分區用模糊系統理論分區充分考慮影響分區的各個因素及論域中各小區兩兩之間的相似關系,通過計算加以聚類得到分區。從最大樹和聚類譜系圖中還可看出劃在同一區中各小區相似程度的差別,因而在今后的機具配備中仍可區別對待10,23。（七），企業評價應用根據建筑企業的資金、人員、技術等構造模糊矩陣，通過模糊積分運算得出對企業的模糊綜合評價，主要包括企業的財務狀況、建造工程能力、質量管理體系、經營能力、資質和資信等。為保險公司評價投保企業提供參考依據11。（八），在計算機網絡應用在計算機網絡中，很多的問題都可以轉化為控制系統的設計問題。從控制理論的角度來看，計算機網絡由于其復雜程度高，規模大，動態

11、變化，因此是一個典型的時變的非線性系統。因此近年來在網絡領域中，基于智能控制理論，尤其是基于模糊控制和神經網絡控制的研究是一個研究熱點，并且已經取得了較為豐富的研究成果。如在擁塞控制、接納控制18、路由算法、監管和無線網絡中的越區切換及功率控制等算法的設計中都有基于模糊理論和神經網絡理論的應用研究19-22。四、學習體會應用設想通過學習關于模糊理論的相關知識，了解模糊系統的應用，使我對此系統產生濃厚的學習與研究興趣，模糊系統的應用范圍廣泛，在很多領域都有其應用價值。本文資料與總結水平有限，只是從淺層介紹了模糊系統的內容，產生發展以及應用現狀。相信隨著對模糊系統的深入研究，其應用前景將會無限光明

12、。在醫學，包括神經網絡模糊控制，遺傳算法模糊控制等，在信息領域，電子計算機信息決策模糊控制，模糊計算機的研究開發和模糊信息處理，各種模糊現象描述與預測決策控制等，在工業控制領域中，應用模糊數學，可使空調器的溫度控制更為合理，洗衣機可節電、節水、提高效率，在現代社會的大系統管理中，運用模糊數學的方法，有可能形成更加有效的決策。參考文獻YamahawaT.proe.2ndIFSACongress.Tokyo.JaPan.1987YamahawaT.ASimpleFuzzyComputerHardwareSystemEmployingMinandMax0perations;AChallengeto6

13、thGenerationComputer.in:Proe2ndIFSACongress.Tokyo,JaPan:1987YamahawaT.FuzzyMieroproeessor:RuleChiPandDefuzzifierChip.in:IntWorkshoPonFuzzySystemAPPI.Iizuka,Japan:1988,51一52YasunobuSS,HasegawaT.AutomatieTrainOPreationSystemsBasedonPredietiveFuzzyControl.in:Proe.2ndIFSACongress.Tokyo,Japan,1987:835838

14、PettiTF,DhhurjatiP.ACoupledKnowledgeBasedSystemUsingFuzzyOptimizationforAdvisoryControl.AIChEJournal,1992,38(9):1369一13786.王平洋,概說模糊集及模糊系統在電力工業中的應用,、電網技術,1985年2月趙軍,史開泉,艾興,模糊系統理論在工程中的應用及展望.山東工業大學機械工程學院南250061王意岡,申金升,王沈塵,模糊系統理論在宏觀調控研究中的應用,上海交通大學系統工程研究所,1993年11月吳捷,鐘慕良,毛宗源,自適應模糊系統理論在負荷預測中的應用研究,控制與決策,1999

15、,05金紀元，應用模糊系統理論在農業機械化區劃中進行分區，農學院學報，1984李中錫,高小旺,應用模糊系統理論評價企業優劣,國家建筑工程質量監督檢驗中心蔣良奎,模糊系統理論在預測中的一個應用,上海海運學院基礎科學部張文修等模糊數學引論M西安：西安交通大學出版社.1991王琦.實用模糊數學M.北京：科學技術文獻出版社.1992.寺野壽郎等,模糊系統理論及其應用,天津大學出版社16劉福才，邵慧兩類模糊系統作為通用逼近器的充分條件的研究及分析J.模糊系統與數學,2006,20(5):P.Chang,B.Wang,“AdaptivefuzzypowercontrolforCDMAmobileradiosystems,”IEEETransactionsonVehicularTechnology,vol.45,no.2,pp.225-236，1996.J.Chen,X.D.Chen,Y.Wang,“Powercontroltechnologyinwirelesssensornetworksusingfuzzylogic,”JournalofTransductionTechnology，vol.19，no.3，pp.882-889，