模糊第1章
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第一章第1节宇宙中的地球一、地球在宇宙中的位置1、宇宙的概念:时间和空间的统一,天地万物的总称。
宇宙在空间上无边无际,在时间上无始无终,是运动、发展和变化的物质世界。
2、宇宙中的天体以及它们各自的特点•恒星——明亮发光,发热;相对静止。
例如,太阳是距地球最近的恒星。
•星云——轮廓模糊,云雾状外貌。
由气体和尘埃组成,其主要成分是氢。
•行星——在椭圆轨道上环绕恒星运行的、近似球状的天体。
质量比恒星小,本身不发光,靠反射恒星的光而发亮。
例如地球是目前人们发现唯一存在生命的行星。
•卫星——围绕行星运动的天体,例如月球(卫星)是离地球最近的自然天体。
•流星体——尘粒和固体小块•彗星——扁长轨道,拖着长尾的彗星。
围绕太阳公转的哈雷彗星(周期76年)•星际物质——气体和尘埃3、天体的类型:自然天体——主要为恒星和星云等人造天体——人造卫星,航天飞机,天空实验室等。
宇宙中的距离相近的天体因相互吸引而相互绕转,构成不同级别的天体系统。
4、天体系统的层次二、太阳系中的一颗普通行星太阳系模型图1、按离太阳由近及远的顺序依次是:A水星,B金星,C地球,D火星,E木星,F土星,G天王星,H海王星。
小行星带位于木星和火星之间;木星是体积和质量最大的行星;地球是密度最大的行星。
2、运动特征:同向性、共面性、近圆性。
3、太阳系行星的分类:类地行星:水星,金星,地球,火星巨行星:木星,土星远日行星:天王星,海王星。
4、表现:地球是太阳系中一颗普通的行星。
三,存在生命的行星1、地球的特殊性:地球是太阳系唯一存在生命的行星。
2、地球存在生命的条件:(1)地球所处的宇宙环境条件是:a光照条件稳定,生命从低级各高级的演化没有中断。
b安全的宇宙环境:大小行星互不干扰。
(2)地球的物质条件是:a日地距离适中:适宜的温度。
b体积、质量适中:适合生物呼吸的大气。
c地球上有液体水:海洋、液态水的形成。
第一章第2节太阳对地球的影响一、太阳辐射与地球:太阳的概况:太阳与其他恒星一样能发光发热,是一个巨大炽热的气体星球,主要成分是氢(71%)和氦(27%). 表面温度约为6000K。
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
图 1-1 AHP-模糊综合评价方法技术路线图
1.2 文献综述
1.3 研究主要内容
1.4 技术路线
第二章 低碳港口相关理论分析
2.1 低碳经济相关理论研究
2.2 低碳港口相关理论研究
2.3 低碳港口相关评定指标
2.4 本章小结
第三章 低碳港口建设方案优化
3.1 问题描述
3.2 优化指标分析
3.3优化模型构建
3.4模型优化与实现
第四章低碳港口规划效用评价体系建立4.1低碳港口规划效用评价指标选取
4.2低碳港口规划效用评价指标分析及量化
4.3评价方法的比较与选择
4.4AHP-模糊分析集成模型构建流程
第五章连云港港低碳港口规划评价实证研究5.1连云港港节能减排现状
5.2连云港港低碳港口规划方案优化
5.3连云港港低碳港口规划方案效用评价
5.4连云港港低碳港口规划建议措施
5.5本章小结
第六章结论与展望
6.1本文的主要结论与创新点
6.2研究展望。
第一章模糊理论概述1.1. 研究历史回顾1.1.1.模糊数学的背景●经典数学——“科学皇后”●1904年,法国物理学家杜恩(P.Duhem)在其《物理理论的目的和结构》一书中说“同一般常识的模糊陈述,正因其比较精确,反而比较不确定。
”●1923年,大哲学家罗素(B.russel)在其著名论文《论模糊性》中提出“整个语言或多或少是模糊的。
”他特别强调:“当运用于精确符号时,排中律是有效的,但是当符号是模糊的时候,排中律就无效了。
”1.1.2.模糊数学的诞生●1965年,著名控制论专家,美国加州大学伯克莱分校计算机系教授L.A.Zadeh首次提出了模糊集合(Fuzzy set)的概念,发表了题为《模糊集合论》的第一篇有关模糊数学的论文,从而宣告了模糊数学的诞生。
他引入“隶属度”这个概念来描述处于中介过渡事物对差异一方所具有的倾向性程度,这是精确性对模糊性的一种逼近,首次成功地运用数学方法刻划模糊性的现象。
1.1.3.模糊数学的早期发展●在查德教授刚提出模糊集的几年中,研究速度相当慢。
1965年仅查德一篇论文,1966年才两篇,大多数数学家,特别是理论数学家是持怀疑甚至否定态度的。
●苏联著名数学家M.盖尔芳德院士却敏锐地看出扎德的工作的意义,并建议查德应用模糊集论研究人的自然语言。
显示了深刻的洞察力和卓越的预见性,到了1970年,“模糊”观念逐渐为人所知。
●1974年,英国玛丽皇后大学(Queen Marry College)的E.H.Mamdani教授首先将模糊逻辑应用到蒸汽发动机的压力和速度控制中,取得了比常规的PID控制更好的效果。
●1980年(随后不久),丹麦的F.L.Smith公司成功地将模糊控制应用到水泥窑的自动控制中,为模糊理论的应用开辟了崭新的前景。
●自1965到1986年这21年中,已发表论文超过5000篇。
●自1973年到1979年的六年期间,国际会议讨论模糊数学竟达25次,●1983年7月,在马塞召开了“模糊信息,知识模型和判决分析”国际会议,●1984年7月,在夏威夷召开“第一届模糊信息处理”国际会议;●1984年成立了国际性组织“国际模糊系统协会(IFSA)”创办了“Fuzzy sets andsystems”国际杂志;●1985年在西班牙召开”国际模糊系统协会第一届会议“。
●1989年,在日本诞生了国际模糊工程研究所(LIFE)。
●日本是模糊理论在工业控制中应用推广较好的国家◆日立制作的地铁自动操作的模糊控制系统——仙台市的地铁运行。
◆富士电机公司的净水工厂药剂投量的自动控制系统。
◆立石电机公司向市场投放了最早的模糊控制器硬件。
◆松下电器推出了全自动的模糊洗衣机,电饭锅等。
◆三洋电机研究所开发了高质量的彩色复印机的颜色再现控制技术。
日本在92年生产的与模糊技术有关的产品约20亿美元。
1.1.4.模糊数学的研究方向模糊数学的创始人查德教授和齐默曼教授(曾任IFSA主席,西德人)1981年的意见:●一方面是研究模糊性内在规律,也就是探讨模糊语言和模糊逻辑。
在这个方向上,模糊数学与人工智能,知识工程,专家系统等分支有机结合,以增进电脑活性,更好的模拟人思维,对客观事物进行识别,聚类,论证,决策,评价,控制,优化等等,这些都是研究中心课题,。
●另一方面是把模糊集当作一个能概括更加多样化数学概念的框架。
建立处理模糊现象的确切性的数学理论,以拓广数学基础,产生模糊拓扑,模糊拓扑空间,模糊测度和积分,模糊代数,模糊群论,模糊图论,模糊规划,模糊概率……等新的方向。
使经典数学的若干方面在更广阔更深刻意义下向前推进。
同时谈谈模糊数学与传统数学在理论方面关系,从而深化人类对数学中若干基本概念的认识。
1.1.5.我国模糊数学的发展●1976年我国开始注意模糊数学的研究,世界著名模糊学家考夫曼(A.kaufman,法国)山泽(E.SanchZ.法国)。
营野(日本)和美籍华人P.P.Z等先后来华讲学,推动了我国模糊数学的高速发展,很快就拥有一支较强的研究队伍。
●1980年成立了中国模糊集与系统协会。
●1981年,创办《模糊数学》杂志,1987年,创办了《模糊系统与数学》杂志。
●还出版过大量的颇有价值的论著。
例如:汪培庄教授所著《模糊集与随机集落影》,《模糊集合论及其应用》,张文修教授编著的《模糊数学基础》等。
●1988年我国汪培庄教授指导几位博士生研制成功了一台模糊推理机-----分立元件样机。
它的推理速度为1500万次/秒,这表明我国在突破模糊信息处理难关方面迈出重要一步。
最近,我国科研人员在Fuzzy领域中取得了卓越成就。
何新贵院士将Fuzzy方面的论文在国内外权威杂志上发表。
这标志着我国研究已经达到国内外先进水平。
至此,我国已成为全球四大模糊数学研究中心之一。
(美国,西欧,中国,日本)●2005年有两件值得庆祝的大事。
⏹经国际模糊系统协会(IFSA)专家评审,最终确定授予我国四川大学副校长刘应明院士“Fuzzy Fellow奖”。
“Fuzzy Fellow奖”是模糊数学领域的最高奖项,专门授予得到国际公认的,在模糊数学领域做出杰出贡献的科学家。
⏹2005年8月20日,中国运筹会Fuzzy信息与工程分会正式成立。
Fuzzy信息与工程分会成立,是隶属于全国两大数学方向的一级学会之一------中国运筹会,表明Fuzzy数学在我国已取得了应有的地位,尤其是Fuzzy数学的创始人查德教授的出席会议,中国运筹学会理事长,中国科学院数学与系统科学研究院副院长袁亚湘教授和广州大学校长廖建设教授为学会揭牌,这给成立大会增添的极大的光彩。
也极大的鼓舞了全国Fuzzy研究工作者。
Fuzzy信息与工程分会的宗旨:在完善和加强Fuzzy集理论研究的同时,更侧重于Fuzzy技术的应用和Fuzzy产品的开发研究。
1.2. 模糊现象与模糊性模糊数学是研究和处理模糊性现象的数学模糊——Fuzzy:not clear in shape 模糊的,绒毛状的,边界不清的,不分明自然现象客观事物人类现象(思维)性质确定性现象清晰性事物清晰认识(思维)精确性不确定现象模糊性事物模糊认识(思维)模糊性1.2.1.模糊现象自然界现象确定性现象不确定性现象随机现象模糊现象⏹确定性现象◆定义:在一定条件下,必然发生的现象。
◆例:三角形a+b>c我的哥哥是男人数学的定理等◆特点:哲学上:符合一因一果论逻辑上:非此即彼的二值逻辑的规律即一个命题非真即假,一个对象属于或不属于一个集合,二者必居其一,只居其一。
如:命题:猴子是动物。
真狗是植物。
假集合:猴子属于{动物}狗不属于{植物}◆数学工具:经典数学基础是普通集合论——基础是二值逻辑⏹随机现象◆定义:在基本条件一定下,发生各种可能结果的现象。
◆例:掷骰子6种结果抽彩票6种奖(一,二,三,四,鼓励,不中)发射3发导弹4种结果(全中,一,二,不中)◆特点:哲学上:具有一因多果论的性质(对象确定,结果不确定)事物因果关系的不确定性。
逻辑上:仍符合非此即彼的二值逻辑的规律如:命题:掷骰子4点。
真掷骰子8点。
假集合:掷骰子4点属于{骰子可能出现的点数}掷骰子8点不属于{骰子可能出现的点数}◆数学工具:统计数学基础是普通集合论⏹模糊现象◆定义:被研究的对象本身具有不确定性的现象◆例:事物的多少、大小、高低、长短、宽窄等人的老、中、青,胖子、瘦子,健康人、病人,美、丑等天气阴、晴等◆特点:哲学上:每一个概念都有内涵(性质、属性)和外延(范围、边界),而模糊现象的内涵不确定,外延不明晰逻辑上:符合亦此亦彼的多值逻辑的规律如:那个女孩漂亮、不漂亮、一般◆数学工具:模糊数学基础是模糊集合论⏹随机现象与模糊现象的比较◆都属于不确定现象◆随机现象所研究的对象是确定的模糊现象所研究的对象是不确定的◆随机性对应的概念是必然性模糊性对应的概念是精确性◆人类认识本质上是模糊的,此模糊性能更恰当地反映人类的思维方法1.2.2.模糊性客观世界中存在清晰性事物(相对的、有条件的),也存在模糊事物(绝对的)。
所谓清晰事物只是模糊程度比较小,不影响人们对它的精确认识而已,模糊事物比比皆是。
所以说模糊性是事物的客观属性。
⏹人类◆活人和死人◆年龄◆体型◆相貌◆关系◆身体⏹自然界◆天气◆地震◆风⏹食物◆蔬菜和水果◆粮食和蔬菜⏹时间◆季节⏹自然科学◆土质◆产品◆材料⏹社会科学◆价格股市◆社会◆职业共同特点:没有明确的界限,即自身模糊。
亦此亦彼性(模糊性),客观事务的差异在中介过渡中呈现出。
清晰事物是相对的,模糊事物是绝对的。
精确性那个是相对的有条件的,模糊性是绝对的。
●“当系统的复杂性增加时,我们使它精确化的能力将减小。
直到达到一个阈值,一旦超越它,复杂性和精确性将互相排斥。
”⏹模糊控制模模模模模模模模模模模◆对于简单的控制对象或已知模型的控制对象,古典的PID控制、自适应控制、最优控制。
但必须有严格的数学模型。
◆对于模型未知的复杂系统或动态特性常变的控制对象,模糊控制就能发挥其作用。
◆1980年,丹麦工科大学的Ostergaard等人对水泥窑的模糊控制进行了研究,F.L.Smith公司随后制造了专用的模糊控制器。
采用模糊控制器控制水泥窑并正式投入运行,取得了成功。
⏹汽车的控制路面窄,不平,道路纵横交错,运动体总类繁多,方向多变,公路拥挤不堪。
1.3. 人脑与电脑1.3.1.人类的认识与模糊性清晰认识(思维):形式化思维,具有逻辑循序的特点。
模糊认识(思维):可同时进行综合的整体的思考在人类的认识和行为中,本质地存在着模糊性,在人类的生产活动和社交活动中,模糊思维形式和语言表达方式比精确的、清晰的思维形式和表达方式更贴切实际情况,具有更广泛、完美和高效的特征。
●例⏹《红楼梦》第98回,宝玉和宝钗成婚之时,也是黛玉一命归西之时,死前黛玉最后一句话是:“宝玉,你好。
”这句话的下半句之意,多年来红学家们众说纷纭。
“宝玉,你好狠心!”恨“宝玉,你好糊涂!”怨“宝玉,你好怯懦!”悲“宝玉,你好好保重!”爱⏹到车站接人精确信息模糊性信息年龄48岁男性中年男子身高1.76米中等偏高腰围95cm 胖子鼻梁高7.2cm 高鼻梁耳朵长7.2cm 大耳朵戴一副825度近视镜瓶子底深度近视镜模糊不清不得要领形象突出印象深刻1.3.2.人脑与电脑电脑是精确性的化身人脑具有模糊思维能力⏹比较记忆称为记忆仓库——存储器有时间、容量限制外形体积大,重重约1.5kg,体积约1000cm3记忆单元几百万个记忆单元几十万个电子元件含100-150亿神经细胞和9000万个辅助细胞复杂性电脑元件分工专一,不可一物多用每个细胞与大约1000个其他神经细胞联系具有自动补偿功能,且可互相顶替,损伤十分之一时仍可以正常运转⏹计算机模拟人脑的思维:形式化思维(具有逻辑循序的特点)模糊化思维(可进行综合、整体的思考)◆计算机模拟第一种思维取得许多可喜的成就,如computer play chess,有限的语言对话,数学定理的证明,编制计算机程序等。