智能控制課后仿真

1、屏女翁技大學XI'AN UM VERITY OF SCIENCE AMD TECHNOLOGY智能控制課后仿真報告資料院(系)：電氣與控制工程學院專業(yè)班級：自動化1301班姓名：楊 光 輝學號:1306050115題目2-3 :求二階傳遞函數(shù)的階躍相應Gp(S) = 2133匚。取采樣時間為S 25S1ms進行離散化。參照專家控制仿真程序，設計專家PID控制器，并進行MATLAB仿真。專家PID 控制MATLAB仿真程序清單：%Exoert PID Controllerclear all;%清理數(shù)據(jù)庫中所有數(shù)據(jù)close all;%關閉所有界面圖形ts=0.001; %對象采樣時間，

2、1mssys=tf(133,1,25,0);%受控對象的傳遞函數(shù)dsys=c2d(sys,ts, 'z');%連續(xù)系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為離散系統(tǒng)num,den=tfdata(dsys,'v');%離散化后參數(shù)，得 num 和 den 值u_1=0;u_2=0; %設定初值，u_1是第(k-1)步控制器輸出量y_1=0;y_2=0; %設定初值，y_1是第(k-1)步系統(tǒng)對象輸出量x=0,0,0' %設定誤差x1 誤差導數(shù)x2 誤差積分x3 變量初值x2_1=0; %設定誤差導數(shù)x2_1 的初值kp=0.6; %設定比例環(huán)節(jié)系數(shù)ki=0.03; %設定積分環(huán)節(jié)系數(shù)kd

3、=0.01; %設定微分環(huán)節(jié)系數(shù)error_1=0; % 設定誤差error_1 的初值for k=1:1:5000 %for 循環(huán)開始，k 從 1 變化到 500 ，每步的增量為1time(k)=k*ts;%仿真時長0.001 0.5sr(k)=1.0; %Tracing Step Signal 系統(tǒng)輸入信號u(k)=kp*x(1)+kd*x(2)+ki*x(3); %PID ControllerPID 控制器%Expert control rule%Rule1:Unclosed control rule 規(guī)則 1 ：開環(huán)控制if abs(x(1)>0.8 %if 循環(huán)開始，產(chǎn)生式規(guī)則

4、，if.then. ；誤差的絕對值大于u(k)=0.45; %控制器輸出量等于elseif abs(x(1)>0.40u(k)=0.40;elseif abs(x(1)>0.20 u(k)=0.12;elseif abs(x(1)>0.01u(k)=0.10;end %if 循環(huán)結(jié)束%Rule2 規(guī)則 2if x(1)*x(2)>0|(x(2)=0) %if 循環(huán)開始，如果誤差增大或不變if abs(x(1)>=0.05%內(nèi)嵌 if 循環(huán)開始，如果誤差絕對值大于u(k)=u_1+2*kp*x(1);%控制器輸出量施加較強控制else % 否則u(k)=u_1+0.

5、4*kp*x(1);%控制器輸出量施加一般控制end %內(nèi)嵌 if 循環(huán)結(jié)束end %if 循環(huán)結(jié)束%Rule3 規(guī)則 3if (x(1)*x(2)<0&x(2)*x2_1>0)|(x(1)=0) %if 循環(huán)開始，如果誤差減小或消除u(k)=u(k); %控制器輸出量不變end %if 循環(huán)結(jié)束%Rule4 規(guī)則 4if x(1)*x(2)<0&x(2)*x2_1<0 %if 循環(huán)開始，如果誤差處于極值狀態(tài)if abs(x(1)>=0.05%內(nèi)嵌if 循環(huán)開始，如果誤差絕對值大于u(k)=u_1+2*kp*error_1;%控制器輸出量施加較強控

6、制else % 否則u(k)=u_1+0.6*kp*error_1;%控制器輸出量施加一般控制end %內(nèi)嵌 if 循環(huán)結(jié)束end %if 循環(huán)結(jié)束%Rule5:Integration separation PI control規(guī)則 5; 運用 PI 控制來消除誤差if abs(x(1)<=0.001 %if 循環(huán)開始如果誤差絕對值小于(很小)u(k)=0.5*x(1)+0.010*x(3);%控制器輸出量用比例和積分輸出end %if 循環(huán)結(jié)束%Restricting the output of controller對控制輸出設限if u(k)>=10u(k)=10; %設控制器

7、輸出量上限值endif u(k)<=-10u(k)=-10; %設控制器輸出量下限值end%Linear model Z 變化后系統(tǒng)的線性模型y(k)=-den(2)*y_1-den(3)*y_2+num(1)*u(k)+num(2)*u_1+num(3)*u_2;error(k)=r(k)-y(k);%系統(tǒng)誤差error 的表達式，等于系統(tǒng)輸入減去輸出%Return of parameters%每步計算時的參數(shù)更新u_2=u_1;u_1=u(k);%u(k) 代替u_1y_2=y_1;y_1=y(k);%y(k) 代替 y_1x(1)=error(k); %Calculating P賦

8、誤差error 值于 x1x2_1=x(2); %賦值前步計算時的誤差導數(shù)X2 的值等于X2_1x(2)=(error(k)-error_1)/ts; % Calculating D 求誤差導數(shù) x2 ,用于下一步的計算x(3)=x(3)+error(k)*ts;% Calculating I 求誤差積分x3error_1=error(k);% 賦誤差error 值于 error_1end %for 循環(huán)結(jié)束，整個仿真時長計算全部結(jié)束figure(1); %圖形 1plot(time,r, 'b' ,time,y, 'r' );%畫圖， 以時間為橫坐標，分別畫出

9、系統(tǒng)輸入、輸出隨時間的變化曲線資料xlabel( 'time(s)' );ylabel( 'r,y');% 標注坐標figure(2); % 圖形 2plot(time,r-y, 'r');%畫r-y,即誤差隨時間的變化曲線xlabel( 'time(s)' );ylabel( 'error' );%標注坐標專家PID控制MATLAB 仿真程序過程及結(jié)果:1 .在MATLAB編輯環(huán)境下編寫專家 PID控制仿真程序2 .編譯運行程序后Figure1PID控制階躍響應曲線Figure2誤差響應隨時間變化曲線題目3-4

10、:如果a+05且B = 01+則-絲+?，F(xiàn)已知Xi X2yi y2 V3Zi Z2A二些+01且Bi二絲十絲十。，利用模糊推理公式（3.27）和Xi X2yi y2 V3(3.28)求Ci,并采用MATLAB進行仿真。模糊推理MATLAB 仿真程序清單：clear all ;%清理數(shù)據(jù)庫中所有數(shù)據(jù)close all ;%關閉所有界面圖形?A=1;0.5; %輸入各元素在A 中的隸屬度B=0.1,0.5,1; %輸入各元素在B 中的隸屬度C=0.2,1; %輸入各元素在C 中的隸屬度%Compound of A and B%合成 A 和 Bfor i=1:2 %A 矩陣的行數(shù)取值ifor j=1

11、:3 %B 矩陣的列數(shù)取值jAB(i,j)=min(A(i),B( j); %實現(xiàn) A， B 的“與”關系endend%Transfer to Column % 轉(zhuǎn)換列向量T1=; %定義轉(zhuǎn)置矩陣T1for i=1:2 %AB 矩陣的行數(shù)取值iT1=T1;AB(i,:)' %轉(zhuǎn)置 AB 矩陣end%Get fuzzy R % 確立模糊關系矩陣Rfor i=1:6 %R 矩陣列數(shù)取值ifor j=1:2 %R 矩陣行數(shù)取值jR(i,j)=min(T1(i),C(j); %確定模糊關系矩陣Rend end%A1=0.8,0.1; %輸入各元素在A1 中的隸屬度B1=0.5,0.2,0; %

12、輸入各元素在B1 中的隸屬度for i=1:2 %A1 矩陣的行數(shù)取值ifor j=1:3 %B1 矩陣的行數(shù)取值jAB1(i,j)=min(A1(i),B1(j); %實現(xiàn) A1 和 B1 的“與”關系endend%Transfer to Row% 轉(zhuǎn)換行向量T2=; %定義轉(zhuǎn)置矩陣T2for i=1:2 %AB1 矩陣的行數(shù)取值iT2=T2,AB1(i,:);%擴展 A1B1 矩陣end%Get output C1% 確定輸出for i=1:6 %轉(zhuǎn)置矩陣T2 列數(shù)取值for j=1:2 %模糊矩陣R 行數(shù)取值D(i,j)=min(T2(i),R(i,j);C1( j)=max(D(:,j

13、); %輸出 C1 矩陣endend資料模糊推理MATLAB仿真程序過程及結(jié)果:1.在MATLAB編輯環(huán)境下編寫模糊推理仿真程序2.編譯運行程序后AB與關系：轉(zhuǎn)置矩陣T1 :£-ti模糊矩陣R:必逐-RHT1AB1AA1田 &x2 double12312ojooq0.1 DOOn2ooo0.500030.200014JDOOQ.10005n.20000.5000S0.20000.5D007A1B1與關系:轉(zhuǎn)置矩陣T2:題目4-3 :已知某一爐溫控制系統(tǒng)，要求溫度保持在600 C恒定。針對該控制系統(tǒng)有以下控制經(jīng)驗：（1）若爐溫低于600 C,則升壓；低得越多升壓越高。（2）若爐

14、溫高于600 C,則降壓；高得越多降壓越低。（3）若爐溫等于600 C,則保持電壓不變。設模糊控制器為一維控制器，輸入語言變量為誤差，輸由為控制電壓。輸入、輸由變量的量化等級為7級，取5個模糊集。試設計隸屬度函數(shù)誤差變化劃分表、控制電壓變化劃分表和模糊控制規(guī)則表。解：輸入（e）以及輸由（u）分為5個模糊集：NB、NS、 ZO、PS、PBo輸入變量（e）以及輸由變量（u）分為7個 等級：-3、-2、-1、0、+1、+2、+3。爐溫變化e劃分表隸屬度變化等級-3-2-10123模PB000000.51糊PS000010.50集ZO000.510.500NS00.510000NB10.500000控

15、制電壓變化劃分表隸屬度變化等級-3-2-10123模PB000000.51糊PS000010.50集ZO000.510.500NS00.510000NB10.500000模糊控制規(guī)則表若（IF）NBeNSeZOePSePBe則(THEN )NBuNSuZOuPSuPBu爐溫模糊控制MATLAB仿真程序清單:%Fuzzy Control for furnace temperatureclear all ;%清理數(shù)據(jù)庫中所有數(shù)據(jù) close all ;%關閉所有界面圖形a=newfis( 'fuzz_temperature' );%模糊爐溫的取值范圍a=addvar(a, '

16、;input' ,'e' ,-3,3); %Parameter e 輸入?yún)?shù)ea=addmf(a,'input' ,1,'NB' ,'zmf' ,-3,-1);a=addmf(a,'input' ,1,'NS' ,'trimf' ,-3,-1,1);a=addmf(a, 'input' ,1,'Z' ,'trimf' ,-2,0,2);a=addmf(a,'input' ,1,'PS' ,'

17、;trimf' ,-1,1,3);a=addmf(a,'input' ,1,'PB' ,'smf' ,1,3);a=addvar(a,'output' ,'u' ,-3,3); %Parameter u輸出參數(shù)a=addmf(a,'output' ,1,'NB' ,'zmf' ,-3,-1);a=addmf(a,'output' ,1,'NS' ,'trimf' ,-3,-2,1);a=addmf(a,'

18、output' ,1,'Z' ,'trimf' ,-2,0,2);a=addmf(a,'output' ,1,'PS' ,'trimf' ,-1,2,3);a=addmf(a,'output' ,1,'PB' ,'smf' ,1,3);u 的取值范圍rulelist=1 1 1 1; %Edit?rule?base 編輯規(guī)則庫2 2 1 1;3 3 1 1;4 4 1 1;5 5 1 1;a=addrule(a,rulelist);a1=setfis(a, &

19、#39;DefuzzMethod' ,'mom' );%Defuzzy保存模糊文件writefis(a1, 'temperature' );%Save to fuzzy file "temperature.fis" "temperature.fis"a2=readfis( 'temperature' );figure(1);%圖形1plotfis(a2); %畫圖figure(2);%圖形2plotmf(a,'input' ,1); %畫圖figure(3);%圖形3plotmf(a, 'output' ,1); %畫圖flag=1; %設標志位1if flag=1 % 如果標志位為1showrule