一类非线性T-S模糊系统的通用逼近性

作为模糊系统理论研究和实际应用的基础，对线性T-S模糊系统通用逼近性的研究已经取得了很大的进展，但对非线性T-S模糊系统的研究却很少。本文将对一类非线性T-S模糊系统的非线性逼近能力进行研究，证明这种模糊系统在输入模糊子集为高斯型隶属函数的情况下，具有通用逼近性。     

线性T-S模糊系统作为通用逼近器的充分条件

作为模糊系统理论研究和实际应用的基础,对模糊系统通用逼近性的研究已经取得了 很大的进展,但是只有为数不多的文献研究了模糊系统作为通用逼近器的充分条件.提出了线 性T-S模糊系统以任意精度一致逼近紧致集上任意连续实函数的一个充分条件,并给出了数值 示例.该示例表明提出的充分条件明显优于现有的其它结果.     

模糊系统作为通用逼近器的10 年历程

总结了模糊系统作为通用逼近器在存在性、充分性和必要性3个方面所作过的主要理论研究，并分析了这些理论成果在工程上的若干应用，最后就该理论的未来发展方向作了大胆而理性的分析和预测。     

SISO Mamdani模糊系统作为函数逼近器的必要条件

模糊系统已被证明是通用逼近器,但实现高精度通常需要大量规则．模糊系统满足给定精度的必要条件能指导最优系统的构造,如输入输出模糊集、模糊规则的选取．研究了单输入单输出（SISO）Mamdani模糊系统在给定逼近精度下作为函数逼近器的必要条件．由于通用型SISO Mamdani模糊系统在划分子区间单调,所以模糊系统的最优配置是输入域的划分数至少为系统输出的单调性变化次数．当模糊系统满足给定逼近精度时,通过分析目标函数的局部特性,基于目标函数的极点,建立了SISO Mamdani模糊系统的必要条件．更重要的是证明了现有的必要条件仅仅是该文结论的一种特例．最后,使用数值实例来验证该文的结论,分析模糊系统作为函数逼近器的优劣．     

利用模糊逻辑系统实现函数逼近的仿真研究

针对不确定性非线性系统，基于Wang L X提出的模糊辨识器的设计原理,给出了基于模糊逻辑系统实现函数逼近的方法，该方法通过采用中心平均模糊消除器和隶属函数，实时地调整参数来实现未知函数、尤其是非线性函数的逼近。通过适宜选择初始参数可使模糊逻辑系统在任意精度上逼近真实系统。该文给出了实现函数逼近的具体算法、步骤和程序流程，并利用MATLAB语言编写了实现函数逼近的通用程序，在工程中可利用此通用程序实现对未知作用函数的近似估算，具有一定的工程实际使用价值。实例仿真取得了良好的效果。     

模糊系统逼近理论：现状与展望

近年来,各类模糊系统已被证明是万能函数逼 近器,它们能实现任意的非线性连续控制规律和动态模型．本文综述与分析了模糊系统逼近 理论研究的最新成果,并指出了进一步研究工作的方向．     

一种新型分层模糊系统及其逼近性能

针对分层模糊系统,提出一种新的结构形式,该分层模糊系统将各层中间变量作为后一层模糊单元输出结果中的一部分,而不再是输入项,这样不仅能够减少规则数目和辨识参数,而且避免了对不具物理含义的中间变量的模糊处理。给出新型分层模糊系统的解析表达式,证明了该分层模糊系统具有通用逼近性能,并给出存在性定理和逼近性能的充分条件。通过实例仿真表明所提出分层模糊系统具有较好的应用基础。     

布尔型模糊系统逼近的充分条件

为了保证布尔模糊系统逼近定义在紧集上任意实值连续函数的逼近精度．给出一个估计布尔模糊系统的输入变量与输出变量各自需要构造的模糊集个数的公式，讨论如何设计布尔模糊系统．以便实现逼近任给的实值连续函数到需要的逼近精度．最后通过一个例子展示了如何设计布尔模糊系统来逼近所给的连续函数的具体方法．     

一般齐次T-S模糊系统的逼近性能

为剖析一般齐次T-S模糊系统的逼近性能,通过广泛总结常用模糊集的特点,明确定义了一种具有普遍意义的输入空间的一般模糊划分(GFP).基于输入采用GFP的一般齐次T-S模糊系统的解析结构,证明了该类一般齐次T-S模糊系统能够以任意精度逼近任意非线性函数,并得到了一个其作为通用逼近器的充分条件.作为GFP的一种退化,进一步研究了输入采用线性模糊划分(LFP)的一般齐次T-S模糊系统的一阶逼近性能.仿真实例验证了所得理论结果的有效性,并考察了充分条件的保守性.这为基于齐次T S模糊模型的复杂系统建模与控制提供了理论指导.     

采用三角型隶属度函数的模糊系统的插值特性

研究了采用三角型隶属度函数的模糊系统的插值特性.针对常见的Mamdani和TSK 两类模糊系统,研究了模糊系统与分段插值函数在函数逼近上的等价性.在此基础上,分别给出 了两类模糊系统在插值方面的逼近误差估计.这一结果为模糊系统的结构分析提供了新的研究 方法和理论依据.     

Kernel shapes of fuzzy sets in fuzzy systems for function approximation

The shapes of if-part fuzzy sets affect the approximating capability of fuzzy systems. In this paper, the fuzzy systems with the kernel-shaped if-part fuzzy sets are built directly from the training data. It is proved that these fuzzy systems are universal approximators and their uniform approximation rates can be estimated in the single-input-single-output (SISO) case. On the basis of these rates, the relationships between the approximating capability and the shapes of if-part fuzzy sets are developed for the fuzzy systems. Furthermore, the sinc functions that serve as input membership functions are proved to have the almost best approximation property in a particular class of membership functions. The theoretical results are confirmed from the simulation data. In addition, the estimations of the uniform approximation rates are extended to the multi-input-single-output (MISO) case.     

典型T-S模糊系统是通用逼近器

研究的多输入单输出T－S模糊系统采用输入变量的线性函数作为规则后件,称为典型T－S模糊系统,在每个输入变量的模糊子集满足一致性以及隶属函数连续且分段可微的条件下,证明了典型T－S模糊系统是通和逼近器,以此为基础,提出当典型T－S模糊系统采用BP算法进行在线学习时,可以仅调节规则后件的参数,而同时仍然能够确保通用逼所性。     

两类B样条模糊系统及其应用

能够同时逼近函数及其导函数的模糊系统在应用中具有重要意义.本文利用B样条函数作为推理前件,得到了两类能够同时逼近函数及其导函数的B样条模糊系统.其中第一类B样条模糊系统是插值系统且对函数及其一阶导函数分别具有二阶和一阶逼近精度,第二类B样条模糊系统是拟插值系统且对函数及其一阶、二阶导函数均具有二阶逼近精度.最后,将这两类模糊系统应用到一级倒立摆的稳定控制中,仿真结果表明利用这两类模糊系统设计的控制器是可行的,且具有一定的鲁棒性.     

Sufficient and necessary conditions for Boolean fuzzy systems as universal approximators

A formula is first presented to compute the lower upper bounds on the number of fuzzy sets to achieve pre-specified approximation accuracy for an arbitrary multivariate continuous function. The necessary condition for Boolean fuzzy systems as universal approximators with minimal system configurations is then discussed. Two examples are provided to demonstrate how to design a Boolean fuzzy system in order to approximate a given continuous function with a required approximation accuracy.     

Some approximation properties of adaptive fuzzy systems with variable universe of discourse

In the last 20 years, while most research on fuzzy approximation theory has focused on nonadaptive fuzzy systems, little work has been done on adaptive fuzzy systems. This paper introduces an algorithm for adaptive fuzzy systems with Variable Universe of Discourse (VUD). By means of contraction-expansion factors, universe of discourse can be modified online, and fuzzy rules can reproduce automatically to adapt to the modified universe of discourse. Thus, dependence on the size of initial rule base is greatly reduced. Using Stone-Weierstrass theorem, VUD adaptive fuzzy systems are proved to be universal approximators with two-order approximation accuracy. In addition, the convergence properties of approximation error are discussed, and a sufficient condition is presented to partition universe of discourse and to calculate the size of rule base. An example is also given to illustrate the approximation power of VUD adaptive fuzzy systems.     

采用非线性规则和不均匀分布的输入输出隶属函数时典型模糊控制器的结构分析

针对两输入 (e,Δe)一输出 (Δu)的典型模糊控制器, 其输入变量采用三角形、全交迭、对称、不均匀分布的隶属函数, 输出变量采用对称、不均匀分布的单点隶属函数, 当采用非线性控制规则和Sum Product推理方法时, 推导了输出的解析表达式, 分析了其结构特性和极限特性, 证明了此类模糊控制器具有通用逼近性, 并讨论了典型模糊控制系统的局部稳定性.     

Approximation theory of fuzzy systems-MIMO case

In this paper, the approximation properties of MIMO fuzzy systems generated by the product inference are discussed. We first give an analysis of fuzzy basic functions (FBF's) and present several properties of FBF's. Based on these properties of FBF's, we obtain several basic approximation properties of fuzzy systems: 1) basic approximation property which reveals the basic approximation mechanism of fuzzy systems; 2) uniform approximation bounds which give the uniform approximation bounds between the desired (control or decision) functions and fuzzy systems; 3) uniform convergent property which shows that fuzzy systems with defined approximation accuracy can always be obtained by dividing the input space into finer fuzzy regions; and 4) universal approximation property which shows that fuzzy systems are universal approximators and extends some previous results on this aspect. The similarity between fuzzy systems and mathematical approximation is discussed and an idea to improve approximation accuracy is suggested based on uniform approximation bounds     

广义Mamdani模糊系统依K-积分模的泛逼近及其实现过程

首先,通过引入拟减法算子给出K-积分模定义,并针对广义Mamdani模糊系统实施等距剖分其输入空间. 其次,应用分片线性函数（Piecewise linear function,PLF）的性质构造性地证明了广义Mamdani模糊系统在K-积分模意义下具有泛逼近性,从而将该模糊系统对连续函数空间的逼近能力扩展到一类可积函数类空间上. 最后,通过模拟实例给出该广义Mamdani模糊系统对给定可积函数的泛逼近及实现过程.