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《中南大学》 2012年
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概率模糊逻辑系统的理论研究及在复杂过程建模中的应用

张耿  
【摘要】:受机理不明、环境因素、信息采集手段的限制,以及系统内部的各种非线性动态特性、随机性、参数不确定性与模型不确定性等多种不确定因素的影响,复杂的工业过程中往往存在着大量的不确定性。这些不确定性可以被划分为随机的不确定性与非随机的不确定性。当前,在传统的建模与决策领域,这两种不确定性可以各自通过统计模型与模糊模型来描述与处理。成熟的统计理论与模糊理论保证了这两种模型在单独处理随机不确定性与非随机不确定性时的有效性。然而,在大多数的复杂过程中,这两种不确定性是共存时。对于这种情况,传统的统计模型与模糊系统受机理的限制,通常都不能有效的工作。因此,基于实际应用的需要,将统计分析方法与模糊理论进行结合的概率模糊逻辑系统在近几年被提出。由于这种新的系统在传统的模糊域中引入了概率信息以构建具有三维结构的概率模糊集,因此它拥有了同时处理复杂过程中随机不确定性与非随机不确定性的能力。具有非常高的理论研究价值与广阔的应用前景。 由于发展的时间并不长,当前的概率模糊逻辑系统的研究还处于起步阶段,难以在实际的复杂过程中使用,有许多问题还有待研究,包括运算速度的改善,概率信息的抽取,对不完整概率信息的处理等。基于这些问题,本文将针对概率模糊逻辑系统进行深入的理论研究:从改进模型运算效率的角度出发研究如何利用连续的概率模糊系统来取代离散的概率模糊分解实现方式;从拓展应用领域的角度出发,研究如何将概率模糊逻辑系统推广到决策与模式识别领域;从简化模糊域上概率信息的抽取及处理不精确概率信息的需求出发,研究如何将Dempster-Shafer (D-S)证据理论引入到概率模糊逻辑系统框架;最后,从工业应用中复杂过程建模的需求出发,研究系统的基于概率模糊逻辑的复杂过程建模的设计思路与设计流程。 主要内容包括以下几个方面: 1)建立了连续的概率模糊逻辑系统: 提出了连续概率模糊集的定义与相应的集合运算法则,建立了完整的连续概率模糊逻辑系统,对其逼近误差边界的概率估计与计算复杂度进行了分析。该系统的特别之处在于概率模糊推理与概率反模糊化过程中的概率与模糊操作统一以随机变量的形式在传统的概率理论框架下进行。这种处理方式带来了更快的系统运行速度,以及对模型逼近误差的边界进行预估的能力。 2)建立了概率模糊决策系统: 将概率模糊逻辑系统从建模领域推广到决策(模式识别)领域,提出了基于概率投票的离散概率模糊决策系统,以及基于概率的非归一化输出的连续概率模糊决策系统。该系统能够产生其它模糊决策模型无法得到的概率输出信息。 3)建立了基于D-S证据理论的概率模糊逻辑系统: 提出了基于D-S证据结构的概率模糊集与相应的集合运算法则,建立了完整的基于D-S-证据理论的概率模糊逻辑系统,概率模糊推理过程基于Dempser扩展原则完成。该系统的优点是避免了模糊域上复杂的概率信息的抽取,能够处理实际问题中不完整的概率信息。 4)提出了概率模糊逻辑系统建模过程的设计思想与设计流程: 基于数学中泰勒展开的思想,针对实际工业应用中的复杂过程建模提出了利用模糊规则,主隶属度函数,模糊域上的概率信息(概率分布信息,概率密度函数,D-S证据结构)分层捕捉系统主动态特性,非随机不确定性以及随机不确定性的概率模糊逻辑系统设计思想与设计流程,并将其应用于风力发电系统中的风速预测与芯片固化过程的建模。实验结果验证了概率模糊逻辑系统在真实工业过程复杂建模中的有效性。
【学位授予单位】:中南大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TB114

【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 杨丽;基于启发式Petri网的动态业务流程优化研究[D];西南交通大学;2013年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 邹晓峰,陆建江,宋自林;基于模糊分类关联规则的分类系统[J];计算机研究与发展;2003年05期
2 周志华,陈世福;神经网络集成[J];计算机学报;2002年01期
3 于颖;李永生;於孝春;;粒子群算法在工程优化设计中的应用[J];机械工程学报;2008年12期
4 张恩勤,施颂椒,高卫华,翁正新;模糊控制系统近年来的研究与发展[J];控制理论与应用;2001年01期
5 谢晓锋,张文俊,杨之廉;微粒群算法综述[J];控制与决策;2003年02期
6 张学工;关于统计学习理论与支持向量机[J];自动化学报;2000年01期
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8 修智宏,任光;T-S模糊控制系统的稳定性分析及系统化设计[J];自动化学报;2004年05期
9 吴鸣锐,张钹;一种用于大规模模式识别问题的神经网络算法[J];软件学报;2001年06期
10 姚敏,黄燕君;模糊决策方法研究[J];系统工程理论与实践;1999年11期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 马宁;李斌;;基于神经网络集成的车牌字符识别[J];安徽广播电视大学学报;2012年02期
2 王东霞;张楠;路晓丽;;基于育种算法的SVM参数优化[J];安徽大学学报(自然科学版);2009年04期
3 陶秀凤,唐诗忠,周鸣争;基于支持向量机的软测量模型及应用[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2004年02期
4 李豹;;并行神经元集成在风险评估中的应用[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2009年04期
5 程伟;张燕平;赵姝;;支持向量机在粮食产量预测中的应用[J];安徽农业科学;2009年08期
6 武素华;;基于最小二乘支持向量机的土壤含水量检测的研究与分析[J];安徽农业科学;2009年09期
7 陈念;沈佐民;;基于化学成分检测和SVM分类的茶叶品质鉴定[J];安徽农业科学;2010年15期
8 黄远顺;;矫直机的自动故障预报技术[J];安徽冶金;2012年01期
9 林春丽;齐欣;王克成;;SVM-KNN分类器在异常行为检测中的应用[J];辽宁科技大学学报;2010年05期
10 王亮;胡静涛;;基于神经网络的CMP过程智能R2R预测控制[J];半导体技术;2012年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 宋海鹰;桂卫华;阳春华;;基于核偏最小二乘的简约最小二乘支持向量机及其应用研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
2 刘羿彤;付梦印;高宏斌;;一种改进的PSO算法[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
3 顾小军;杨世锡;钱苏翔;;基于支持向量机的旋转机械多类故障识别研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
4 吕蓬;柳亦兵;马强;魏于凡;;支持向量机在齿轮智能故障诊断中的应用研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
5 李曙光;;粒子群算法在高速公路多路径费用拆分方法研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
6 姜明辉;袁绪川;;基于GA优化的个人信用评估SVM模型[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
7 韩露;余正涛;邓锦辉;章程;毛存礼;郭剑毅;;领域知识关系对领域文本分类的影响[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
8 范业坤;梁新荣;;基于粒子群优化的高速公路匝道PI控制器[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
9 丛亮;胡成全;郭宗鹏;姜宇;沙丽华;;基于模拟退火思想的基本粒子群算法改进[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
10 吴静珠;刘翠玲;孙晓容;;支持向量机在近红外光谱检测技术中的应用研究[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 于化龙;基于DNA微阵列数据的癌症分类技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 母丽华;煤矿安全预警系统的方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 朱广平;混响干扰中的信号检测技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
4 孔凡芝;引线键合视觉检测关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
5 郑大腾;柔性坐标测量机空间误差模型及最佳测量区研究[D];合肥工业大学;2010年
6 王晓明;基于统计学习的模式识别几个问题及其应用研究[D];江南大学;2010年
7 李先锋;基于特征优化和多特征融合的杂草识别方法研究[D];江苏大学;2010年
8 刘卫红;垃圾邮件检测与过滤关键技术研究[D];华南理工大学;2010年
9 汪春梅;癫痫脑电信号特征提取与自动检测方法研究[D];华东理工大学;2011年
10 张目;高技术企业信用风险影响因素及评价方法研究[D];电子科技大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 展慧;基于多源信息融合技术的板栗分级检测方法研究[D];华中农业大学;2010年
2 杜二玲;拟概率空间上等均值噪声下统计学习理论的理论基础[D];河北大学;2007年
3 李金华;基于SVM的多类文本分类研究[D];山东科技大学;2010年
4 安文娟;Fisher和支持向量综合分类器[D];辽宁师范大学;2010年
5 姜成玉;基于支持向量机的时间序列预测[D];辽宁师范大学;2010年
6 姜念;区间自适应粒子群算法研究及其应用[D];郑州大学;2010年
7 李朋勇;基于全矢高阶谱的故障诊断方法及其应用研究[D];郑州大学;2010年
8 辛保兵;既有预应力混凝土梁桥剩余承载力评估方法研究[D];郑州大学;2010年
9 曹彦;基于支持向量机的特征选择及其集成方法的研究[D];郑州大学;2010年
10 王巧立;微生物发酵过程的建模与优化控制研究[D];郑州大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前6条
1 邱建伟;刘枚莲;;广西电子废弃物逆向物流网络设计与仿真[J];决策咨询;2011年06期
2 郭永辉;冯媛;;基于启发式思想的供应链产能规划研究[J];机械设计与制造;2010年03期
3 余竹生,王晓波,李绩才;企业知识资本评估新方法探析——标杆瞄准评估法[J];科技管理研究;2005年06期
4 范波峰;;电子废弃物逆向物流模式决策研究[J];科技经济市场;2011年11期
5 张显亮;石锐;刘歆;;基于Web的动态工作流建模技术研究[J];微处理机;2009年05期
6 曹健辉;李峰;;柔性工作流动态建模机制的研究与设计[J];计算机技术与发展;2009年10期
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 唐丽;基于Petri网和贝叶斯概率推理的动态业务流程优化研究[D];西南交通大学;2011年
2 毛敏;基于模糊逻辑的车牌识别系统研究[D];浙江理工大学;2011年
3 马文晓;基于人工神经网络和模糊推理策略的短期负荷预测[D];中国电力科学研究院;2002年
4 张宁;基于模糊推理和神经网络的日负荷预测的研究[D];太原理工大学;2006年
5 蒋涛;启发式公交网络设计方法[D];西南交通大学;2006年
6 程杰;基于Petri网的第三方物流企业业务流程优化方法研究[D];北京交通大学;2007年
7 张文诺;基于Petri网的汽车生产物流流程仿真优化研究[D];吉林大学;2007年
8 陈友光;基于Petri网的流程优化和重组的应用研究[D];电子科技大学;2007年
9 王银利;基于启发式规则和文本分类的信息过滤技术[D];北京交通大学;2007年
10 葛纯毅;企业业务流程优化的方法及应用研究[D];厦门大学;2007年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 孙艳丰,郑加齐,王德兴,武华;基于遗传算法的约束优化方法评述[J];北方交通大学学报;2000年06期
2 崔伟东;周志华;李星;;神经网络VC维计算研究[J];计算机科学;2000年07期
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5 马少平,夏莹,朱小燕;基于模糊方向线素特征的手写体汉字识别[J];清华大学学报(自然科学版);1997年03期
6 张铃,张钹,殷海风;多层前向网络的交叉覆盖设计算法[J];软件学报;1999年07期
7 陆建江,宋自林,钱祖平;挖掘语言值关联规则[J];软件学报;2001年04期
8 张铃,张钹;M-P神经元模型的几何意义及其应用[J];软件学报;1998年05期
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10 于颖;李永生;於孝春;胡毅;陈立苏;;波纹管的结构优化设计[J];压力容器;2005年12期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王银河,戴冠中;一类非线性不确定系统的模糊自适应控制[J];控制理论与应用;2004年02期
2 芮世民,朱继懋;自适应模糊建模及其在船舶动力定位中的应用[J];应用科学学报;2000年03期
3 邓建军,徐立鸿,吴启迪;模糊逻辑系统的区域分割学习方法[J];同济大学学报(自然科学版);2002年01期
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6 董景荣;基于遗传辅助设计的汇率组合预测模型研究[J];中国管理科学;2000年S1期
7 常立涛;;模糊逻辑及其应用探究[J];法制与经济(下旬);2010年06期
8 孙多青,霍伟;线性多步法模糊逻辑系统(英文)[J];控制理论与应用;2001年06期
9 张凤霞,常富强;一类线性扰动系统的模糊滑模观测器的设计[J];烟台大学学报(自然科学与工程版);2003年01期
10 张喆;曹旭;马少仙;;模糊神经网络在股票价格预测中的应用[J];甘肃联合大学学报(自然科学版);2011年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
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2 王光彩;俞辉;袁震东;;基于FLS的非线性预测控制[A];1999中国控制与决策学术年会论文集[C];1999年
3 俞辉;王光彩;袁震东;;离散时间非线性系统的间接自适应模糊控制[A];1999年中国智能自动化学术会议论文集(上册)[C];1999年
4 曾锦光;舒雅琴;郭崇华;;企业经营战略选择的模糊神经网络方法研究[A];面向复杂系统的管理理论与信息系统技术学术会议专辑[C];2000年
5 李晓莉;牛玉刚;王行愚;;一种基于自适应模糊理论的ATM网络拥塞控制[A];全国自动化新技术学术交流会会议论文集(一)[C];2005年
6 唐毅谦;王建辉;顾树生;赵悦;;一类多输入多输出非线性系统的模糊直接自适应控制[A];第二十三届中国控制会议论文集(上册)[C];2004年
7 韩崇昭;王文庆;;基于模糊逻辑系统的不确定多模型系统同时镇定[A];2005中国控制与决策学术年会论文集(上)[C];2005年
8 金冬梅;霍伟;;规则熵函数在机器人模糊控制中的应用[A];1998年中国控制会议论文集[C];1998年
9 强盛;高晓智;庄显义;;基于软计算方法的电机故障诊断的最新进展[A];2003中国控制与决策学术年会论文集[C];2003年
10 唐毅谦;王建辉;顾树生;;一类非线性系统的鲁棒自适应模糊控制[A];第二十四届中国控制会议论文集(下册)[C];2005年
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1 王文庆;基于模糊逻辑系统的复杂系统分析与控制[D];西北工业大学;2003年
2 张耿;概率模糊逻辑系统的理论研究及在复杂过程建模中的应用[D];中南大学;2012年
3 岳菊梅;面向后件集的模糊推理机制及在Type-1与Type-2模糊逻辑系统中的应用[D];南开大学;2013年
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6 全玉生;高压架空输电线路故障测距新算法的研究[D];西安交通大学;1999年
7 陈刚;不确定非线性系统的鲁棒自适应控制研究[D];浙江大学;2006年
8 郭涛;严格反馈不确定非线性时滞系统的自适应模糊控制[D];西安电子科技大学;2009年
9 肖志怀;水利枢纽闸门维护自动化-故障诊断技术研究[D];华中科技大学;2004年
10 章云;非线性系统的神经网络建模与控制[D];华南理工大学;1997年
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1 何如海;模糊逻辑系统在企业知识管理绩效评价中的运用[D];北京交通大学;2009年
2 胡正定;基于补偿模糊神经网络的制冷系统故障诊断研究[D];重庆大学;2007年
3 何义平;基于SS-三角模的模糊逻辑系统UL~*的若干问题研究[D];南昌大学;2007年
4 王文丽;模糊球及其在模糊逻辑系统中的应用研究[D];西安建筑科技大学;2008年
5 张慧斌;基于粗糙集和模糊神经网络的数据挖掘方法研究[D];天津大学;2006年
6 鲍成磊;区间二型TSK模糊逻辑系统的设计及应用研究[D];辽宁工业大学;2014年
7 王明辉;区间2型模糊逻辑系统的鲁棒性分析[D];东北大学;2011年
8 朱报春;基于模糊逻辑系统的组合预测方法及应用[D];河海大学;2001年
9 刘维军;最优自适应模糊复合控制研究与应用[D];西北工业大学;2004年
10 王玉红;基于模糊神经网络的信用风险评级研究[D];哈尔滨工程大学;2006年
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