模糊控制器的查詢表的實(shí)例計(jì)算過程.doc

用模糊控制實(shí)現(xiàn)水箱水溫的恒溫控制。水箱由底部的電阻性電熱元件加熱，由電動(dòng)攪拌器實(shí)現(xiàn)均溫。設(shè)控制的目標(biāo)溫度為25C，以實(shí)測(cè)溫度T與目標(biāo)溫度R之差，即誤差e=T-R，以及誤差變化率ec為輸入，以固態(tài)繼電器通電時(shí)間的變化量u（以一個(gè)控制周期內(nèi)的占空比表示，控制電加熱器的功率）為輸出。設(shè)e的基本論域?yàn)?5，5 C，其語(yǔ)言變量E的論域?yàn)?5，5；ec的基本論域?yàn)?1，1 C/s，其語(yǔ)言變量EC的論域?yàn)?5，5；控制量u的基本論域?yàn)?5，5單位，其語(yǔ)言變量U的論域?yàn)?5，5。E、EC和U都選5個(gè)語(yǔ)言值NB，NM，NS，Z，PS，PM，PB，各語(yǔ)言值的隸屬函數(shù)采用三角函數(shù)，其分布可用表1和表2表示，控制規(guī)則如表3所示。要求：1、畫出模糊控制程序流程圖；2、計(jì)算出模糊控制器的查詢表，寫出必要的計(jì)算步驟。表1 語(yǔ)言變量E、EC的賦值表-5-4-3-2-1012345PB000000000.10.41PS00000000.510.50ZE00000.310.30000NS00.510.50000000NB10.40.100000000表2 語(yǔ)言變量U的賦值表-5-4-3-2-1012345PB000000000.20.61PS00000000.410.40ZE00000.510.50000NS00.410.40000000NB10.60.200000000表3 模糊控制規(guī)則表(內(nèi)容為控制量U)EECNBNSZEPSPBNBPBPBPBPSZENSPBPSPSZENSZEPSPSZENSNSPSPSZENSNSNBPBZENSNBNBNB解：步驟：1) 輸入輸出語(yǔ)言變量的選擇。輸入變量選為實(shí)測(cè)溫度T與目標(biāo)溫度R之差，即誤差e，及誤差變化率ec；輸出語(yǔ)言變量選固態(tài)繼電器通電時(shí)間的變化量u，故模糊控制系統(tǒng)為雙輸入單輸出的基本模糊控制器。2) 建立各語(yǔ)言變量的賦值表。設(shè)誤差e的基本論域?yàn)?5，5。C，輸入變量E的論域?yàn)?5,-4,-3,-2,-1,0,1,2,3,4,5，誤差的量化因子為ke=5/5=1。語(yǔ)言變量E選取5個(gè)語(yǔ)言值：。表1為語(yǔ)言變量E、EC的賦值表，表2為語(yǔ)言變量U的賦值表表1語(yǔ)言變量E、EC的賦值表-5-4-3-2-1012345PB000000000.10.41PS00000000.510.50ZE00000.310.30000NS00.510.50000000NB10.40.100000000表2 語(yǔ)言變量U的賦值表-5-4-3-2-1012345PB000000000.20.61PS00000000.410.40ZE00000.510.50000NS00.410.40000000NB10.60.2000000003) 建立模糊控制規(guī)則表，總結(jié)控制策略，得出一組由25條模糊條件語(yǔ)句構(gòu)成的控制規(guī)則，據(jù)此建立模糊控制規(guī)則表，如表3所示.表中行與列交叉處的每個(gè)元素及其所在列的第一行元素和所在行的第一列元素，對(duì)應(yīng)于一個(gè)形式為”if E and EC then U”的模糊語(yǔ)句，根據(jù)該模糊語(yǔ)句可得相應(yīng)的模糊關(guān)系，則總控制規(guī)則的總模糊關(guān)系為。表3 模糊控制規(guī)則表(內(nèi)容為控制量U)EECNBNSZEPSPBNBPBPBPBPSZENSPBPSPSZENSZEPSPSZENSNSPSPSZENSNSNBPBZENSNBNBNB4) 建立查詢表。根據(jù)推理合成原則，輸出模糊集合，利用判決結(jié)果可建立模糊控制器查詢表。通過查表得出U,乘以比例因子Ku，(Ku=umax/n=5/5=1),即查表得出的結(jié)果U即為控制量的值u。5) 流程圖如下圖所示流程圖6)在線查詢表如表4所示表4 U的在線查詢表ECE-5-4-3-2-1012345-555555553330-453333330000-353333330000-253333330000-13333000-3-3-3-303333000-3-3-3-313333000-3-3-3-323000-3-3-3-3-3-3-533000-3-3-3-3-3-3-543000-3-3-3-3-3-3-550-3-3-3-5-5-5-5-5-5-5附：程序代碼E=1 0.4 0.1 0 0 0 0 0 0 0 0; 0 0.5 1 0.5 0 0 0 0 0 0 0; 0 0 0 0 0.3 1 0.3 0 0 0 0; 0 0 0 0 0 0 0 0.5 1 0.5 0; 0 0 0 0 0 0 0 0 0.1 0.4 1;%5*11 E的賦值表矩陣EC=E;U=1 0.6 0.2 0 0 0 0 0 0 0 0; 0 0.4 1 0.4 0 0 0 0 0 0 0; 0 0 0 0 0.5 1 0.5 0 0 0 0; 0 0 0 0 0 0 0 0.4 1 0.4 0; 0 0 0 0 0 0 0 0 0.2 0.6 1;rule=5 5 5 4 3; 5 4 4 3 3; 4 4 3 2 2; 4 3 2 2 1; 3 2 1 1 1;%5*5模糊控制規(guī)則表矩陣R=zeros(121,11);%申請(qǐng)模糊控制的隸屬度關(guān)系矩陣%計(jì)算模糊控制隸屬度關(guān)系矩陣R?for ii=1:5 for jj=1:5 U_rule=rule(ii,jj);%按控制規(guī)則表找出語(yǔ)言變量對(duì)應(yīng)的向量 A=E(ii,:); B=EC(jj,:); C=U(U_rule,:); %根據(jù)模糊算法，求（AB）對(duì)應(yīng)按值取小 for i=1:11 for j = 1:11 if A(i)B(j) R_C(i,j)=B(j); else R_C(i,j)=A(i); end end endR_C1=reshape(R_C,11*11,1);%轉(zhuǎn)置成121*1的列向量，形成單條控制語(yǔ)句的模糊關(guān)系的隸屬度函數(shù)R1for i=1:11*11 for j=1:11 if R_C1(i)C(j) R1(i,j)=C(j);%得到R1是121*11的矩陣 else R1(i,j)=R_C1(i); end endend %將R1合成為整個(gè)模糊關(guān)系的隸屬度函數(shù)R，R是121*11的矩陣for i=1:121 for j=1:11 if R(i,j)R1(i,j) R(i,j)=R1(i,j); end endend endend%計(jì)算控制量U1=（A1B1）T2。R，T2表示前面矩陣轉(zhuǎn)化成行向量for iii=1:11 for jjj=1:11 %求E的量化值對(duì)應(yīng)的語(yǔ)言值的所對(duì)應(yīng)的行向量 temp_maxA=E(1,iii); line_no=ones(3,1); for k=1:5 if(temp_maxAE(k,iii) temp_maxA=E(k,iii); line_no(1)=k; end endA1=E(line_no(1),:);%求EC的量化值對(duì)應(yīng)的語(yǔ)言值的所對(duì)應(yīng)的行向量temp_maxB=EC(1,jjj);for k=1:5 if(temp_maxBB1(jj) Temp(ii,jj)=B1(jj); else Temp(ii,jj)=A1(ii); end endendTemp_T=reshape(Temp,121,1);%求出控制量U1=zeros(1,11);for ii=1:11 for jj=1:121 %將矩陣乘法中對(duì)應(yīng)的項(xiàng)先取小，然后在取大，得到新的控制行向量 U1(ii)=max(min(Temp_T(jj),R(jj,ii),U1(ii); e