模糊控制算法研究報(bào)告

1、智能控制課程設(shè)計(jì)報(bào)4專業(yè)：自動(dòng)化班級(jí)：學(xué)號(hào)：學(xué)生：時(shí) 間：13年12月30目13年1月3目以下指導(dǎo)教師填寫 分項(xiàng)成績(jī)：出勤設(shè)計(jì)報(bào)告總成績(jī)：指導(dǎo)教師：設(shè)計(jì)報(bào)告要求和成績(jī)?cè)u(píng)走1報(bào)告彖設(shè)計(jì)任務(wù)書（設(shè)計(jì)計(jì)劃幾正丈，洪考脊料。設(shè)計(jì)任務(wù)書（設(shè)計(jì)計(jì)劃丿由學(xué)生所A糸妥排指導(dǎo)救師編寫,彖包揺設(shè)計(jì)地點(diǎn).肘間. 安排和設(shè)計(jì)彖和要求等。正丈彖一般包據(jù)：（V 設(shè)計(jì)簡(jiǎn)述（設(shè)計(jì)對(duì)間.設(shè)計(jì)地點(diǎn)，設(shè)計(jì)方式尋丿；（2）設(shè)計(jì)彖 奴述；（3）設(shè)計(jì)成芫（圖飯.表烙或計(jì)算結(jié)果等）；（4）設(shè)計(jì)小結(jié)和建議。洪考姿蚪色楊參考書和現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)脊料尋。2書寫用紈A4復(fù)印紈；封而.沒計(jì)任務(wù)書要求嘆面幻印。3書寫要求正丈彖手工玖面戎單面書寫，字跡請(qǐng)楚，每

2、頁20行左右，毎行30字左右.排刃整齊； 頁碼居中寫在頁面下方；紙面上下左右4側(cè)邊距均為2厘耒。公式單占一行居中書寫；插國(guó)要有圖號(hào)和圖題，圖號(hào)和圖題書寫疫插團(tuán)下方；態(tài)格要 有痕號(hào)和表題，表號(hào)和表題疫表格上方書寫；楊理量單後和符號(hào).奏考丈故引用和書寫以及 圖紈繪制要仔令冇關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)沱；冇關(guān)細(xì)節(jié)可洪考我究畢業(yè)設(shè)計(jì)成芫規(guī)。4裝訂裝訂順序：封面.設(shè)計(jì)任務(wù)書，正丈及洪考濟(jì)料，封底；左邊為裝訂邊.，三釘裝訂. 中間釘反向裝訂。5成績(jī)?cè)u(píng)定謖計(jì)成績(jī)一般由出竊 門0分人 赧告書寫規(guī)性及成芫質(zhì)量（50分八 考核（40分丿三 部分成績(jī)合成后折合為優(yōu)秀90-100分人 良好（80-89分人 中（70-79分八 及格（6

3、0 -69分丿戎不及烙（60分以下兒 設(shè)計(jì)考核可采取筆試.機(jī)試戎其它金追的方丸；不參加 考核或不交般告者成績(jī)?yōu)榱惴?。學(xué)習(xí)資料.校糊控制算廉研老課程設(shè)計(jì)的U的:1. 通過本次課程設(shè)計(jì)，進(jìn)一步了解棧糊控制的基本斥理.核糊棧型的建立和根 糊控制器的設(shè)計(jì)過程。2. 提壽學(xué)生有關(guān)控制糸統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)能力；3. 熟悉Matlab語言以及柱智能控制設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。二.課程役計(jì)的基本彖:假設(shè)糸統(tǒng)的模型可以用二階加純滯后表示，即傳遞.函數(shù)為Ke"(1 + 63)(1 + 02$)其中各參數(shù)分別為K =40, T= 10. T化=60, j = 2 o圖1核糊控制糸統(tǒng)Simulink仿真棧童圖1.用Matl

4、ab中的Simulink工具俞，組成一個(gè)棧糊技制糸統(tǒng)，如圖1所示。2、采用模糊桂制算出，設(shè)計(jì)出能跟蹤給定輸入的棧糊控制器，對(duì)枚技糸統(tǒng)進(jìn)行 仿真，繪制岀糸統(tǒng)的階躍旳應(yīng)曲線。(1J棧糊集合及論城的主義對(duì)謀差E、諼差變化EC機(jī)桂制量U的核糊集合及其論城定義如下：E、EC和U的棧糊集合均為：NB, NM, NS, 0、PS, PM, PBE和EC的論城為：-6,5、 -4, -3, -2,1, 0. 1, 2, 3, 4、 5, 6U的論城為：-6,5、 -4, -3, -2,1, 0. 1, 2, 3、 4、 5, 6上述.的三個(gè)棧糊集合都選取了 7個(gè)元素，主要目的是著眼于提爲(wèi)穩(wěn)總粉度。E、EC和U

5、的隸厲度函救圖形如圖2,3,4所示：學(xué)習(xí)資料.圖2變量E的隸厲度函數(shù).學(xué)習(xí)資料.ECfuzzylFIS Type:mQmdQniAnd melhodOr rnethDdImpiicationAggregationOeluzzifictbnminvmoxcentroid2Current VisbleNorrcTypeRangeK. input66HelpCbs©FIS Editor: fuzzyl回岡File Edit View File Edit View Insert Tools Desktop Window HelpAS Narre:Sdcctcd variable 'U

6、".學(xué)習(xí)資料.Updating Membership Function Editor圖3變量EC的隸厲度函數(shù)Membership Function Edit or: fuzzyl 回岡File Edit ViewFIS VariablesCirrent VariabteNsmeTypeRengeDisplay RangeNameUTypeoitpitPararrcs-6 -6 -4(-6 61Current MembersHp Furction (click cn MF to select)NE圖4變量U的隸厲度函數(shù)(2)核糊控制規(guī)則役計(jì)棧糊控制規(guī)則如下表所示:1棋糊技制規(guī)則愿NBN

7、MNSZ0PSPMPB| NBNBNBNBNBNSZ0PBNMNBNBNMNMNSZ0PBNSNBNMNSNSZ0PSPBZ0NBNMNSZ0PSPMPBPSNBNSZ0PSPSPMPBPMNBZ0PSPMPMPBPBPBNBZ0PSPBPBPBPB(3) 糸統(tǒng)的參數(shù)選擇糸統(tǒng)所選用的參數(shù)為:Saturation、Saturation!. Saturation2的國(guó)分別為：-66. -6 6、-6 6, Transport Delay=2So通過調(diào)試a得到棧糊控制的洪數(shù)：Gain1=0.7, Gain=1.8, Gain2=1(4) 仿真結(jié)果：糸統(tǒng)的階跌響應(yīng)曲線如圖5所示，其中上方的曲線代衷糸統(tǒng)

8、的階躍響應(yīng).下方的曲線是糸統(tǒng)的棧糊控制量的變化。圖5階躍輸入的響應(yīng)曲線圖本設(shè)計(jì)中控制糸統(tǒng)性能的要求為:錯(cuò)祺!未找到引用嫌。由圖5中曲線可知：錯(cuò)謀！來找時(shí)引用源。28%錯(cuò)祺！未找到引用源。65s豬祺!未找到引用港。2.3%鏘祺!未找到引用嫁錯(cuò)篌！未找到引用潦符合要求符今要求符合要求3. 改變棧糊控制賽中模糊變量的隸厲度函數(shù)，分析隸厲度函數(shù)和模糊挫制規(guī)則 對(duì)棧糊控制效果的影響。比較那種情況下的控制效果較好。如下圖所示改變棧糊控制彖中的隸厲度函數(shù)為樣形隸厲函數(shù)。圖7變量E的隸厲度函救學(xué)習(xí)資料.圖8變量EC的隸厲度函數(shù)圖9變量U的隸厲度函數(shù)此肘糸統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線為:由以上的仿真結(jié)果可以看出梯形隸厲度函

9、數(shù)的糸統(tǒng)性能沒有三角形隸厲度 函數(shù)的糸統(tǒng)性能好。此肘糸統(tǒng)的超調(diào)量變丸，上升肘間增丸，稔態(tài)謀差變丸。4、給糸統(tǒng)加上擾動(dòng)，觀疼此肘的階趾響應(yīng)曲線，看糸統(tǒng)是否仍然稔岌，并與無 擾動(dòng)情況下的階躍響應(yīng)曲線進(jìn)行比較。并比較棧糊控制和PID控制的魯棒性。(1)加擾動(dòng)肘的模空?qǐng)D如圖11所示(其中stepl為幅值為0.02的階更信號(hào)丿。圖11加擾動(dòng)后的糸統(tǒng)模型圖學(xué)習(xí)資料.圖12糸統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線rrctTort (1.f- - L.1/i,y T f糸統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線為：由圖可知，糸統(tǒng)加上擾動(dòng)之后，糸統(tǒng)仍煞是穩(wěn)定的，糸統(tǒng)性能指標(biāo)變化不大, 說刖有著良好的魯棒性。丸其原因，A. Saturation!之希加的擾動(dòng)

10、，相當(dāng)于彼控 制對(duì)象的輸入量A對(duì)應(yīng)肘刻又并聯(lián)了一個(gè)輸入，從而癥對(duì)應(yīng)的各個(gè)肘刻和生于K 增益變丸；顯而易見，K的增大，有珈于糸統(tǒng)的稔定，但是會(huì)使超調(diào)量炙大。調(diào) 整肘間變小，勻?qū)嵞樀慕Y(jié)果是吻合的。5、改變糸統(tǒng)的洪數(shù)，了解棋糊控制在糸統(tǒng)參數(shù)發(fā)生變化肘的控制效果。并與P / Z)控制器作用下糸統(tǒng)參數(shù)發(fā)生變化肘的控制效果進(jìn)行比較，思考棧糊控制和對(duì) 于傳統(tǒng)控制的優(yōu)點(diǎn)。(1J當(dāng)糸統(tǒng)開環(huán)增益k分別取k=35,k=40和k=45肘糸統(tǒng)的階躍響應(yīng)如圖所示。學(xué)習(xí)資料.學(xué)習(xí)資料.生糸統(tǒng)純延肘錯(cuò)諼！來找到引用嫌。分別取得鎂！未找列引用鎌 錯(cuò)鎂！來我到引用源。和錯(cuò)祺！未找刊引用源。肘糸統(tǒng)的階躍響應(yīng)如圖所示?！癆'

11、f1厶1馳1_ - "1 1* 1;'A 7 1 1f ' / " . /V V043J406093KM1211«1W1332CO|ri»* cnzL) /、;/ /-一一 一X /y!”/ ”八,r-i juV/2040 60 &1(0120140160K0 200rn?圖14糸統(tǒng)純滯后肘間變化對(duì)糸統(tǒng)階躍響應(yīng)的影響(3)方糸統(tǒng)慣性肘間常數(shù)錯(cuò)??！未棧到弓用源。分別取錯(cuò)謀！未我到引用源。、鏘誤！未找刊引用盪。和鏘謨！未找到引用源。肘糸統(tǒng)的階躍響。.學(xué)習(xí)資料.I.*1.20.40.22U4UWwiuulfljuuwjiai2uu卩耐0

12、1席卩從圖可以看出增丸K值，糸統(tǒng)的上升肘間減小，此肘超調(diào)量稍有增加；生糸 統(tǒng)的純滯后肘間增大肘，糸統(tǒng)的翅調(diào)量增加較大。糸統(tǒng)的慣性肘間常救增大后使 糸統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能有所吟低，當(dāng)肘間常數(shù)T2增大肘上升肘間增丸，但超調(diào)量有所障 低。三、棧糊控制的優(yōu)點(diǎn)棧糊控制是一種基于規(guī)則的控制，它直揍采用語言型控制規(guī)則，出發(fā)點(diǎn)是現(xiàn) 場(chǎng)捺作人員的控制經(jīng)驗(yàn)或和關(guān)專家的知識(shí)，淮.設(shè)計(jì)中不密要建立彼控對(duì)象的精確 的數(shù)學(xué)樓型，因而使得控制機(jī)理和策略易于接受與理解，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，便于應(yīng)用。 棧糊控制是基于啟發(fā)性的知識(shí)及語t決策規(guī)則設(shè)計(jì)的，這有利于棧擬人工控制的 過程和方法，增強(qiáng)控制糸統(tǒng)的適應(yīng)能力，使之具有一走的智能水平。通過本設(shè)計(jì)可以知道，棧糊控制具有能夠得列良好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能，并且不 常要知道彼控對(duì)象的數(shù)學(xué)棧型，適.應(yīng)性強(qiáng)，上升肘間快，魯棒性好。與PID控 制和比有著很丸的優(yōu)勢(shì)，采用PID控制雖然稔態(tài)性能較好，但是難以得到滿意的 動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能，并且魯棒性差。棧糊控制也有著£身的缺點(diǎn)，家易受到棧糊規(guī)則 等級(jí)的喂制而引起謀差，需要進(jìn)一步改進(jìn)。凹、總鎗通過本次課程設(shè)計(jì)增加了對(duì)棧糊調(diào)節(jié)器的理解，認(rèn)識(shí)到了棧糊控制森的優(yōu)缺 Ao并進(jìn)一步熟練了用Matlab中Simulink工具俞的應(yīng)用，提需了勺己的動(dòng)手能