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北京师范大学模糊系统与人工智能方向简介（讨论稿）北京师范大学模糊数学与人工智能方向是国内最早从事模糊数学及其应用研究的单位之一，可以说是国内模糊数学研究的重要基地。
早在1979年北师大数学科学学院开始就开始招收模糊数学研究方向的硕士研究生，是我国最早从事模糊数学研究的硕士学科点。
1986年，汪培庄先生牵头，以模糊数学为主申请下来应用数学博士点，这也是我国最早从事模糊数学研究的博士学科点。
迄今为止，北师大数学科学学院已培养几十名硕士和博士研究生，并且在各种工作岗位已成为骨干力量。
北京师范大学模糊系统与模糊信息研究中心暨复杂系统实时智能控制实验室创建于2000年。
现任中心主任为国家级有突出贡献中青年专家李洪兴教授。
目前，实验室拥有博导教授2人，副教授3人，博士后2人，在读博士生15人（其中具有教授职称者2人，副教授4人），硕士研究生19人。
该研究中心现有一个应用数学的博士学位授权点，应用数学和控制理论与控制工程两个硕士学位授权点。
1982年至今，北京师范大学模糊数学与人工智能研究群体先后提出并研究了因素空间、真值流推理、随机集落影、模糊计算机、模糊摄动理论、幂结构提升理论、基于变权综合的智能信息处理、模糊系统的插值表示、变论域智能计算、复杂系统建模以及知识表示的数学理论模糊计算机等一些先进的理论方法。
近期的主要研究成果包括：1）给出因素空间理论，建立知识表示的数学框架，并系统研究概念的内涵与外延表示问题，为专家经验、领域知识在软件系统中的表示与计算提供了理论基础；2）揭示了模糊逻辑系统的数学本质，给出常用模糊逻辑系统地插值表示，并系统研究了模糊逻辑系统的构造、分析以及泛逼近性等理论问题；3）提出变论域自适应智能信息处理理论，设计了基于变论域思想的一类高精度模糊控制器，在世界上第一个实现了四级倒立摆控制实物系统，经教育部组织专家鉴定，确认这是一项原创性的具有国际领先水平的重大科研成果；4）引入变权的概念，并给出基于自适应变权理论的智能信息处理方法；5）提出模糊计算机的概念，并研究了模糊计算机设计的若干理论问题；6）给出数学神经网络理论，从数学上揭示了模糊逻辑系统与人工神经网络之间的关系，首次定义了“输出返回”的模糊逻辑系统并证明了它与反馈式神经网络等价；7）提出一种基于数据集成、规则提取和模糊推理的复杂系统的建模方法，即基于模糊推理的建模方法，由此可突破障碍模糊控制理论发展的一些瓶颈问题，诸如稳定性、能控性、能观测性等的判据问题。
特约作者简介：李洪兴
佚名
【期刊名称】《四川师范大学学报:自然科学版》
【年(卷),期】2022(45)5
【摘要】李洪兴(1953-),男,博士,大连理工大学教授,博士生导师,大连理工大学模糊信息处理与机器智能研究所所长,北京师范大学珠海校区应用数学与交叉科学研究中心顾问。
曾任中国模糊系统与数学学会副理事长、中国人工智能学会理事兼智能系统工程委员会副主任、中国自动化学会智能控制委员会理事、中国运筹学会模糊系统委员会副理事长、国际刊物《Set Valued Mathematics》编委,国内刊物《系统工程学报》《模糊系统与数学》编委,美国数学评论评论员,德国数学文摘评论员,IEEE会员。
1985年被授予天津市劳动模范称号。
1986年被国家人事部批准为“国家级有突出贡献的中青年专家”。
【总页数】1页(PF0002)
【正文语种】中文
【中图分类】G63
【相关文献】
1.特约作者简介
2.特约作者简介
3.特约作者简介
4.特约作者简介:张小红
5.特约作者简介:梁淑芳
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模糊数学概述任何事物都具有质和量两个侧面。
在分析和解决问题时，我们既可以考察对象的性质、属性等质的方面，也可以对对象的数量关系与空间位置进行分析。
数学就是研究现实世界中量的关系和空间形式的学科。
现实世界中，客观现象在质的表现上具有确定性和不确定性，而不确定性又分为随机性和模糊性。
这种属性反映在量的方面，自然导致研究量的数学学科要按照如下三种划分来分别刻画客观现象：⎪⎩⎪⎨⎧⎩⎨⎧模糊数学研究的领域—模糊性的量随机数学研究的领域—随机性的量不确定性的量精确数学研究的领域—确定性的量量因而，与精确数学和随机数学一样，模糊数学创立并发展为一门独立的数学学科，也是科学技术发展和社会实践需求的历史必然。
模糊数学是从量上来研究和处理模糊现象的一个数学分支，它以“模糊集合论”为基础。
模糊数学提供了一种处理不肯定性和不精确性问题的新方法，是描述模糊信息的有力工具，其应用范围已遍及自然科学和社会科学的几乎所有的领域。
由于模糊性数学发展的主流在于它的应用，因此人们也常称之为“模糊系统理论”、“模糊集与系统理论”或“模糊理论”。
1．模糊数学的产生现代数学是建立在集合论基础之上的。
集合论的重要意义就在于它能将数学的抽象能力延伸到人类认识过程的深处：用集合来描述概念，用集合的关系和运算表达判断和推理，从而将一切现实的理论系统都纳入集合描述的数学框架中。
毫无疑问，以经典集合论为基础的精确数学和随机数学在描述自然界多种客观现象的内在规律中，获得了显著的效果。
但是，和随机现象一样，在自然界和人们的日常生活中普遍存在着大量的模糊现象，如多云，阴天，小雨，大雨，贫困，温饱等。
由于经典集合论只能把自己的表现力限制在那些有明确外延的现象和概念上，它要求元素对集合的隶属关系必须是明确的，决不能模棱两可，因而对于那些经典集合无法反映的外延不分明的概念，以前人们都是尽量回避它们。
然而，随着现代科技的发展，我们所面对的系统日益复杂，模糊性总是伴随着复杂性出现；此外人文、社会学科及其它“软科学”的数学化、定量化趋向，也把模糊性的数学处理问题推向中心地位；更重要的是，计算机科学、控制理论、系统科学的迅速发展，要求电脑要像人脑那样具备模糊逻辑思维和形象思维的功能。
《模糊控制》课程实验教学设计方法李士勇教授Harbin Institute of Technology2005.11《模糊控制》课程实验教学设计方法一、问题的提出模糊控制课程作为黑龙江省精品课程，是由哈工大航天学院控制科学与工程系面向自动化专业开设的一门专业课，在自动化专业课程体系中，占有重要地位。
模糊控制教学，在形式上分为理论课教学和实验课教学，二者是一个有机的整体。
内容上它们既有联系，又有差别；教学上它们既一致，又各有侧重点；理论与实践上它们相辅相成。
然而，伴随着精品课程建设的不断深入，素质教育理念的确立，原有模糊控制课程的教学，无论是理论教学，还是实验教学都明显地缺少科学素质教育的核心内容之一——科学方法教育的支持。
素质教育泛指对学生各方面修养、能力的综合培养；科学素质教育是指对学生发现问题、分析问题、解决问题以及知识更新能力的综合培养。
模式泛指可以使人模仿的标准样式、某种规范的结构或者框架。
方法论教育有两个层次。
一个是一般的、共性的、概括性的方法论教育，即哲学方法教育；另一个是特殊的、个性的、具体的方法论教育，如科学方法，思维方法和工作方法等。
这两个层次的方法统一于辩证法、认识论和方法论，它们之间既相互区别、又相互联系、相互包含，并且还会在一定条件下相互转换。
本文所指科学方法专指具体的逻辑思维方法、创造性方法、研究方法和科学研究成果组织与表达方法（即写作方法）。
本文所指实验设计是指在正式进行科学实验之前，实验者根据一定的目的和要求，运用相关的科学知识、实验原理，科学方法对实验过程中的材料、手段、方法、步骤和策略等全部要素进行定制，以获得优化实验方案的过程。
科学素质教育模式下的理论教学设计应该是原有理论教学设计再加上科学方法的教学设计；而由于实验教学设计的核心内容是实验设计，所以实验教学设计应该是在原有实验设计基础上再加上科学方法的教学设计，并按一定的原则和方式对其进行重新组织。
只有这样，才能满足精品课程建设的高水平要求，才能充分体现出素质教育，特别是科学素质教育在人才培养中的重要作用。
毕业设计(论文)开题报告学生姓名: 学号:专业:设计(论文)题目:直线倒立摆智能控制方法研究指导教师:2012 年3月7日毕业设计（论文）开题报告1. 结合毕业设计（论文）课题情况, 根据所查阅的文献资料, 每人撰写2000字左右的文献综述:2000字左右的文献综述：文献综述1.引言:倒立摆系统是一个比较复杂的, 带有快速、高阶次、多变量、严重非线性绝对不稳定和非最小相位系统的机电系统, 它的稳定控制是控制理论应用的一个典型范例。
倒立摆系统一直是控制理论中非常典型的实验设备, 也是控制理论教学和科研中不可多得的典型物理模型。
虽然它的数学模型复杂但倒立摆系统的稳定控制能非常直观地说明控制理论的优点和有效性, 同时它还涉及到系统辨识、非线性系统等方面, 所以倒立摆系统的控制一直是控制领域研究的热点[1]。
倒立摆系统的最初研究开始于二十世纪五十年代, 麻省理工大学电机工程系设计出单级倒立摆系统这个实验设备。
后来在此基础上, 人们又进行拓展, 产生了各式各样的倒立摆:有悬挂式倒立摆、平行倒立摆、环形倒立摆、平面倒立摆;倒立摆的级数有一级、二级、三级、四级乃至多级;倒立摆的运动轨道可以是水平的, 也可以是倾斜的[2]。
倒立摆系统已成为控制领域中不可或缺的研究设备和验证各种控制策略有效性的实验平台, 本设计主要针对直线倒立摆进行研究。
2.倒立摆的系统特性分析倒立摆系统是典型的机械电子系统。
无论哪种类型的倒立摆系统都具有如下特性:1.欠冗余性。
一般地, 倒立摆控制系统采用单电机驱动, 因而它与冗余结构, 比如说冗余机器人有较大不同。
之所以采用欠冗余是要在不失系统可靠性的前提下节约经济成本或者有效的空间。
2.不确定性。
主要是指建立系统数学模型时的参数误差、测量噪声以及机械传动过程中的非线性因素所导致的难以量化的部分。
3.耦合特性。
倒立摆摆杆和小车之间, 以及多级倒立摆系统的上下摆杆之间都是强耦合的。
这既是可以采用单电机驱动倒立摆控制系统的原因, 也是使得控制系统的设计、２. 本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：1 要研究或解决的问题:1.建立一级和二级倒立摆数学模型；2.分析倒立摆系统特性, 研究如何利用智能控制算法实现其稳摆控制。
摘要倒立摆是一个外部状态量多、系统阶次高、控制困难的、状态量之间相互影响、无法用一次函数描述的不镇定系统。
因此,该系统常用于航天器的姿势调整和工业控制领域中。
本论文在查阅大量信息的前提下,一开始分析并且构建了一级直线的系统的数学模型,对倒立摆在是否稳定、是否能进行控制分别进行了研究,知道了该系统是不稳定的。
本文主要进行了:倒立摆系统的力学模型的构建并采取模糊控制的方法设计了相关的控制器的设计,根据理论设计了信号的语言变量、论域、隶属度函数和各类因子和控制策略,随后对相关输入进行了优化,最后使用Matlab中的设计了模糊控制器并且利用内部辅助模拟的模块,对控制成效进行分析和相关的优化。
仿真结果表明了本文使用的控制方法可以稳定本文研究的系统,说明该控制器有良好的稳定性、鲁棒性和普适性。
关键词：倒立摆，模糊控制，MATLABAbstractThe inverted pendulum is an unsteady system with a large number of external states, high system order, difficult control, and mutual influence of state quantities, which cannot be described by a single function. Therefore, this system is often used in the machinery of attitude adjustment and running adjustment of spacecraft.This paper is based on the premise of consulting a abundant amount of information., this paper analyzes and constructs the mathematical model of the first-order linear system. It studies the stability of the used object and whether it can be used accurately. It is known that the system is unstable. This paper mainly carried out the construction of the mechanical model of the inverted pendulum system and adopted the fuzzy control method to design the relevant controller. According to the theory, the linguistic variables, the domain, the membership function and various factors and control strategies of the signal were designed according to the theory. Then, the relevant input is optimized. Finally, the fuzzy controller is designed in Matlab and the internal auxiliary simulation module is used to analyze and optimize the control effect. The simulation results show that the control method used in this paper can stabilize the system studied in this paper, indicating that the controller has good stability, robustness and universality.Keywords: inverted pendulum, fuzzy control, MATLAB第1章绪论1.1课题背景与意义倒立摆及其模型与传统杂技中的独轮车顶碗表演类似,这种表演要求表演者有极强的平衡能力和反应速度,而且倒立摆的组成与控制器使用起来好不好有关。
