模糊控制系統(tǒng)的MATLAB仿真

1、2.5 模糊控制仿真應(yīng)用實例 一、模糊控制系統(tǒng)的常用實現(xiàn)算法一、模糊控制系統(tǒng)的常用實現(xiàn)算法二、模糊控制系統(tǒng)的仿真實例二、模糊控制系統(tǒng)的仿真實例三、模糊控制和傳統(tǒng)三、模糊控制和傳統(tǒng)PID控制的結(jié)合控制的結(jié)合5.1 Simlink仿真入門5.1.1 Matlab中的仿真模塊庫 5.1.2 仿真模型圖的建立 1.打開模型編輯器界面 2.移入模塊并予以合理布局2. 編修模塊參數(shù)、名稱和形狀的方法1）模塊參數(shù)的編修 3.連接各模塊1）連接各模塊方法 連接模塊的方法 連接分支線的方法2）插入模塊方法4.小系統(tǒng)的封裝1）封裝方法 選中被封裝的模塊 進行封裝2）自定義模塊的編修（1）Icon（圖標）對話框（2

2、）Parameters（參數(shù)）對話框（3）Initialization（初始化）對話框（4）Documentation（文檔）對話框3）自定義模塊的查看PID控制系統(tǒng)原理框圖控制系統(tǒng)原理框圖PID控制系統(tǒng)仿真模型圖控制系統(tǒng)仿真模型圖PID控制系統(tǒng)仿真模型控制系統(tǒng)仿真模型封裝圖封裝圖5.1.3 動態(tài)系統(tǒng)的Simulink仿真1.信號源2. 顯示器1）參數(shù)設(shè)置General菜單 坐標系數(shù)目 顯示時間范圍 坐標系標簽Data history2)視頻自動縮放按鈕3 控制系統(tǒng)的Simulink仿真1）調(diào)整信號源的有關(guān)參數(shù)2）調(diào)出顯示器的顯示屏3）開始仿真5.2 模糊推理系統(tǒng)的設(shè)計與仿真5.2.1 模糊推

3、理系統(tǒng)的圖形用戶界面簡介5.2.2 模糊推理系統(tǒng)編輯器1.FIS編輯器界面簡介 菜單條和?？騾^(qū) File Edit View模糊邏輯區(qū)和當(dāng)前變量區(qū)2. FIS推理系統(tǒng)的編輯3.編輯FIS的維數(shù)4.編輯FIS輸入、輸出量的名稱5.編輯FIS的名稱6.編輯模糊邏輯推理的具體算法在下部模糊邏輯區(qū)中Sugeno型模糊推理系統(tǒng)編輯器的模糊邏輯算法與Mamdani型有所不同5.2.3 隸屬函數(shù)編輯器1.MF編輯器界面簡介2. Mamdani型FIS中隸屬函數(shù)（MF）的編輯1)編輯輸入變量的論域和顯示范圍2）增加覆蓋輸入量模糊子集的數(shù)目 編輯MF類型 編輯隸屬函數(shù)的數(shù)目 3）編修隸屬函數(shù)曲線 MF的命名 細

4、化MF的類型 非標準函數(shù)MF的編修4）編修模糊子集位置5）刪除模糊子集的方法 單擊 刪除3. SUGeno型FIS隸屬函數(shù)MF的編輯1）進入二維SUGeno型FIS編輯器2）調(diào)出Sugeno型MF編輯器5.2.4 模糊規(guī)則編輯器模糊規(guī)則編輯器界面簡介1）Rule編輯器上的主菜單2）Rule編輯器上的顯示區(qū)和編輯區(qū)3）Rule編輯器上的“顯示帶”4）Rule編輯器上的編輯功能按鈕2. 表述模糊規(guī)則的語言和格式編輯1）語言型2）符號型3）索引型3. 模糊規(guī)則的編輯方法1）編輯一條新模糊規(guī)則的方法2）修改模糊規(guī)則3）刪除編好的模糊規(guī)則例題：（1）確定結(jié)構(gòu)（2）編輯輸入變量“l(fā)evel”和“rate”

5、（3）編輯輸出量“valve”（4）編輯模糊規(guī)則（5）保存液位FIS并退出FIS編輯系統(tǒng)5.2.5 模糊規(guī)則觀測窗1.Rule Viewer(Mamdani)的界面2.Mamdani型和Sugeno型規(guī)則觀測器比較例：5.2.6 FIS輸出量曲面觀測窗1.輸出量曲面觀測窗界面簡介2.利用輸出量曲面觀測窗進行分析研究5.2.7 用GUI設(shè)計Mamdani型模糊系統(tǒng)舉例1.選擇模糊控制器的結(jié)構(gòu)及模糊邏輯算法2.定義覆蓋輸入、輸出變量的模糊子集3，編輯模糊控制規(guī)則4.觀測模糊推理過程4.觀測模糊推理過程5.觀測清晰化方法對輸出量的影響6.觀測整個論域上輸出量與輸入變量間的關(guān)系5.2.8 用GUI設(shè)計

6、Sugeno型模糊系統(tǒng)舉例1.選擇模糊系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及邏輯算法2.定義輸入、輸出變量的模糊子集1）增加一個輸出函數(shù)2）命名3）輸入?yún)?shù)3. 輸入模糊控制規(guī)則4.觀測模糊推理過程5.觀測整個論域上輸出量與輸入量間的關(guān)系5.3 模糊控制系統(tǒng)的設(shè)計與仿真5.3.1 FIS與Simulink的連接1.模糊邏輯工具箱簡介2.把FIS嵌入模糊邏輯控制器的方法1）把FIS結(jié)構(gòu)文件送入工作空間（1）在MAtlab主窗口中用指令readfis (2)在FIS編輯器中使用鼠標2）把FIS結(jié)構(gòu)文件嵌入Fuzzy Logic Controller5.3.2 構(gòu)建模糊控制系統(tǒng)的仿真模型圖例 5-51.利用GUI編輯FIS結(jié)

7、構(gòu)文件，即構(gòu)建模糊控制器2.在模型編輯器中構(gòu)建模糊控制系統(tǒng)的仿真模型圖3.利用模型圖對系統(tǒng)進行仿真按圖5-80所示，調(diào)入并擺好各個模塊的位置液位模糊控制系統(tǒng)仿真模型圖液位模糊控制系統(tǒng)仿真模型圖 在Comparision屏幕上出現(xiàn)信號源輸出的方波經(jīng)過模糊控制系統(tǒng)前（黃色）后（紅）的兩條波形曲線，如圖5-85所示5.3.3 通過仿真對系統(tǒng)進行分析1.Matlab中的模糊模型仿真示例2.用仿真模型圖觀察系統(tǒng)結(jié)構(gòu)3. 隸屬函數(shù)對控制效果的影響4.模糊規(guī)則對控制效果的影響5.清晰化算法對控制效果影響6.Sltank中模糊控制和PID控制的比較MATLAB中的模糊模型仿真示例列表中的模糊模型仿真示例列表M

8、ATLAB中中Sltank系統(tǒng)系統(tǒng)的詳細結(jié)構(gòu)框圖的詳細結(jié)構(gòu)框圖水位水位PID控制系統(tǒng)的方波及其響應(yīng)曲線控制系統(tǒng)的方波及其響應(yīng)曲線一、模糊控制系統(tǒng)的常用實現(xiàn)算法1定義輸入和輸出變量及其個數(shù) 2定義所有變量的模糊化條件 3設(shè)計控制規(guī)則庫 4設(shè)計模糊推理結(jié)構(gòu) 5選擇解模糊判決方法 設(shè)計模糊推理結(jié)構(gòu) Mamdani法 Lorsen法 Takagi-Sugeno方法。(1).Mamdani方法利用“極大極小”合成規(guī)則定義模糊蘊含表達的關(guān)系。例如： 表達的關(guān)系 定義為: R if xAyB為 ， then 為 CR( )( )( , )ABCX YxyRABx y當(dāng) 為 時， XAAAB( )( )( )

9、x XCYxxyBARy(2).Lorsen方法采用乘積運算作為蘊含規(guī)則 ( )( )( , )ABPX YxyRA Bx y當(dāng) 為 時， XAAAB( )( )( )x XPYxxyBARy(3).Takagi-Sugeno方法與其他模糊推理不同，Takagi-Sugeno型模糊推理將去模糊化也結(jié)合到推理過程中，其輸出為精確量。零階系統(tǒng)： 一階系統(tǒng)： : R if xAyBzk為 ， 為 ,then : R if xAyBzpxqyr為 ， 為 ,then 二、模糊控制系統(tǒng)控制器設(shè)計的仿真實例 Matlab 環(huán)境的simulink工具箱1、水位控制系統(tǒng)控制目的:根據(jù)偏差調(diào)節(jié)閥門開度，以達到調(diào)整水位跟隨設(shè)定信號.仿真實現(xiàn)步驟:(1)分析對象,建立模型(2)確定輸入變量和輸出變量(3)總結(jié)控制器規(guī)則(4) 建立模糊控制器(5)進行仿真三條規(guī)則五條規(guī)則2. 倒車實驗?zāi)：刂破骺梢詫崿F(xiàn)對于卡車倒車入位進行調(diào)控 輸入變量選擇校車與入位點之間的距離 ,輸出變量選擇轉(zhuǎn)向角度 。 可以建立一個Sugeno型模糊系統(tǒng)，其輸入變量為 控制規(guī)則:當(dāng) 是“遠”時，當(dāng) 是“近”時，distanceqdistancexdi