基于模糊控制算法的地下水位动态预报系统设计_论文

第 3卷 o 21 00年 第4 期  8月  农 业 与 技 术  Ag iut r & e n  ̄   rc lu e Te h do v 1 3   No 4 0.O .  Au .01  g2 0 8 ? 6   基 于模 糊 控 制 算 法 的地 下 水 位 动 态预 报 系统设 计  尚 冰 杨 小天 韩成浩  102 ) 30 1  ( 林 建 筑 工 程 学 院 电 气 与 电 子 信 息 工程 学 院 。吉 林 长 春 吉 【 摘 要 】 下 统 部 十 复 的 理系 , 章 地 水系 的内 是 分 杂 地 统 文 介绍了 模 制 来 地下 位的 态 行 。 ,   应用 糊控 技术 对 水 动 进 预报 并且 应 用 M TA A L B软件进行仿真 ,仿真结果表明该方法能对地下水位进行较精确 的预报 。   【 关键词 】 水系 模 控 MTA  地下 统; 糊 制; ALB 中图分 类 号 :T 2   P4 文 献标 识码 :A   1 引  言    地 下水 系 统 的 内部 是 十 分 复 杂 的地 理 系 统 ,   欲 建立 准确 的 数 学模 型 ,意 味 着要 完 全 认 识 这个   系统 ,并 且 要 经 过 大 量 复 杂 的计 算 。基 于此 ,把  地下水系统视 为一个模糊系统。然而 ,考虑到地  下水 系统 的变 化 过程 ,主 要 是 由于 系统 的补 给 量  与 开采量 在 数量 上 的差 异 直 接放 映在 地 下 水 位 的  变化 上 。 目前对 于这 3种量 的变化 资料容 易 获得 。   图 1 常规模 糊 控制 器结 构  ()模糊化接 口,模糊控制器 的输入必须通  1 过模糊化才能用于模糊控制输 出的求解 ,它是模  糊控 制器 的输 入 接 口 ,其 主要 作用 是 将 真实 确 定  的输 入量 转换 成一个 模 糊矢 量 。   我们将地下水系统的预报过程模拟成一模糊 控制  过 程 。把 补 给量 、开 采 量 做 为输 入 ,水位 变化 作  为预 报量 ,输 入 输 出 间 的模 糊 关 系 视 为 模糊 变换  器。   ()数 据库 ,数 据库所 存放 的是所 有输 入、 2   输出变量的全部模糊子集 的隶属度矢量值 ,用 于  向推 理机 提 供 数据 ,注 意 :输 入 、输 出变 量 的测  量数 据集不 属 于数据 库存 放 范畴 。   ()规 则 库 ,模 糊 控 制 器 的规 则 是 基 于 专 家  3 2 模糊控 制 系统的设计  知识 或熟 练的 手 动操 作 人 员 长 期 积 累的 经 验 ,它  是按 人 的直觉 推 理 的 一种 语 言 表 示 形 式 ,通 常把  2 1 模 糊 控制 系统 的基 本 结构 [ 2 . I ] 一  i 分称为 “ 提 部” f 部 前 。而 te 分 称 为 “ 论  hn部 结 部 ”  。 图1 所示 为 常 规 模 糊 控 制 器 的 结 构 图 ,常 规  模 糊 控 制 器 由 五 部 分 组 成 :输 入 量 模 糊 化 接 口、   ()模 糊 推 理 ,根 据 输 入 模 糊 量 , 由模 糊 控  4 数据库、规则库 、推理机和输 出解模糊接 口。   制规则完成模糊推理 ,求解模糊关系方程 ,以获  ? 8   2 1 8月  7? 00年 农 业 与 技 术  得 模糊控 制 量 ,模糊 推理 方法 有 多 种 ,本 文 采用   ̄a dn方法 o m ai   ()解模 糊 ,解 模糊 叉称为 清晰化或 去模 糊 。 5   它实 际上 是从模 糊 控制 作用 空 间 到精 确 控制 作用  空 间的映射 。   2 2 输 入输 出量 的选 取  . 二维结构模糊控制器 的输入为补给量 ( ) A、   开采量 ( ) B ,输 出为水位 量 ( ) c 。输 入输 出量 的  论域 :补 给 量 ( A) 论 域 取 为 [ ,0 ,开 采 量  0 l] ( )论 域取 为 [一1, ] B 5 0 ,输 出为 水 位 量 ( )论  C 域取 为 [,] O5 。模 糊等 级划分 :把补 给量分 为若 干  模 糊等 级 ,分 级 太 多则 计 算 量太 大 ,太少 又 会影  响精 度 ,可根 据 实 际需 要 确定 分 级数 ,这 里将 补  图 3 开 采量输 入 的隶属 度 函数编 辑器  图 4 水位量 输 出的隶属 度 函数 编辑 器  给量分为五个模糊等级 ,依次记为 A 很少)A   1( 2 ( 少 )A ( 中 )A ( 多 )A ( 多 ) 偏 3 适 4 偏 5 很 。具体  补给 量隶 属 度 函数见 图 2 。开 采 量 和 水 位变 幅均  23 模 糊控 制器规 则的建 立  . 地下水系统 的特性与其控制 因素问的关系蕴  含在大量的输入输 出数据资料 中,我们根据一定  数量的已知输入输出资料 以及 专家经验,运用模  糊算法 , 计算 出模糊 关系。即为模 糊控制 器[ 。 3  l 模糊系统的输入输出数据资料 以及专家 的每一条  经 验 ,都 可 以用 一 个 模糊 条 件 语 言来 描 述 ,根据  专家 经验并处 理后 ,得 如下 9 条模 糊规 则 :   ()若 A 1 3且 B ,贝 C ; l Ⅱ 1   ()若 A 2 5且 B ,则 Ct 1 A;   ()若 A 3 5且 B ,则 c 或 C ; 2 2 3  ( )若 ( 2 3或 A )且 B ,则 C ; 4 A ,A 4 2 2  参照补给量的模糊等级划分规则但是每个输出量  和输入量的基本论域和模糊集论域是不尽相同的。   开采量分为 5 个模糊等级 ,依次记为 B 很少 ) 1(   B ( 少 )B ( 中 ) B ( 多

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