模糊控制的基本原理和方法課件

1、模糊控制的基本原理和方法 模糊邏輯控制器的基本結(jié)構(gòu) 模糊控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) PID 控制器模糊增益調(diào)節(jié) 模糊系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析利用MATLAB設(shè)計(jì)模糊控制器崎撩云疹拔熟回莎色啪框塌砌祖巢耽記對(duì)盒構(gòu)括稚擾盲匆揩惺臟澄孝刊晚模糊控制的基本原理和方法模糊控制的基本原理和方法 模糊邏輯控制器的基本結(jié)構(gòu)輸出設(shè)定值死燃西爾掐賈烘猜珊絕岔玄世銥芹臺(tái)致粟紫撿痕錦脂彝叉每向敏刨扇柴盔模糊控制的基本原理和方法模糊控制的基本原理和方法模糊化部件知識(shí)庫(kù)決策邏輯模糊控制系統(tǒng)的核心去模糊化部件模糊控制中，模糊系統(tǒng)行為按專(zhuān)家知識(shí)，以語(yǔ)言規(guī)則描述：多輸入多輸出（MIMO）轉(zhuǎn)化為多輸入單輸出（MISO）。一般規(guī)則表示如下：膀飼精栗睜

2、徐莽倒鹼彭鉚泳荊兔兔津遷姚校獅言雌暮形刮恢源跪茁崩睛分模糊控制的基本原理和方法模糊控制的基本原理和方法 模糊控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)1. 模糊化的策略 采用單點(diǎn)模糊化 選擇合適的模糊函數(shù) 考慮噪聲的概率密度函數(shù)。使歡撒菜精中噬脈壩屢柜蹬華嶼稱(chēng)郁锨骨孺檸鱗顆凈伐累仟粥紉恤障備鈞恭模糊控制的基本原理和方法模糊控制的基本原理和方法 對(duì)應(yīng)于輸入測(cè)量（確定的）的范圍，語(yǔ)言變量域中應(yīng)取多少元素，即xi 中，i 取何值？一般530。 模糊變量術(shù)語(yǔ)集合的數(shù)目選取。在細(xì)分和粗分之間進(jìn)行折中。一般為210。曲骨俯兩匪佐拔烯父搗寵彰妖菜準(zhǔn)涕菊兄逼寒餅刻婦倚曲船猙妙榜塹炳簡(jiǎn)模糊控制的基本原理和方法模糊控制的基本原理和方法2.

3、模糊規(guī)則的合理調(diào)整按照系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)行為可以合理地選擇和確定模糊規(guī)則：abcdefghijklmiiiiiiivvviviiviiiixxx ixii8韌掠焦閥瞬猜雁勘眶森烤乍鄉(xiāng)義鏟煩適交臀皺鉀旭昭立犯婁劑辰排鎢浪版模糊控制的基本原理和方法模糊控制的基本原理和方法 根據(jù)e和e的方向和大小，選擇控制量的增量u的大小和方向。有四種情況：有交叉點(diǎn)和峰、谷點(diǎn)。偷剖識(shí)岔坐帆課狄湊堯墳咽楚票靴處恃獺腿崖越碟兔裂苔程唇石楷距鼠佐模糊控制的基本原理和方法模糊控制的基本原理和方法控制元規(guī)則：1。如果e和e二者都為零，u=0, 保持現(xiàn)狀。2。如果e以滿(mǎn)意的速率趨向零， u=0, 保持現(xiàn)狀。3。如果e不是自校正， u不

4、為零，取決于e和e的符號(hào)和大小。對(duì)交叉點(diǎn)， u符號(hào)和e符號(hào)一樣。對(duì)峰、谷點(diǎn)，u符號(hào)和e符號(hào)一樣。6噎硫萎香絳歹賣(mài)算鈕麻轍章顏熔帛耍汲弛宰橢黃挖逢滔賃第賴(lài)壯琺暗陌燒模糊控制的基本原理和方法模糊控制的基本原理和方法 根據(jù)以上規(guī)則，我們可以選擇和設(shè)計(jì)模糊控制器的規(guī)則表6些歉些宵減迷鑰鼎噎菲報(bào)醛閣李埔鮑筒烯匪死野夾褪儉喳九址沛攣擯他籬模糊控制的基本原理和方法模糊控制的基本原理和方法 規(guī)則號(hào) e e u參 考 點(diǎn) 1PBZEPBa 2PMZEPMe 3PSZEPSi 4ZENBNBb 5ZENMNMf 6ZENSNSj 7NBZENBc 8NSZENMg 9ZEZENSk 10ZEPBPBd 11ZEP

5、MPMh 12ZEPSPSi 13ZEZEZE設(shè)置點(diǎn)夷袖抹移榴膨維鵑埔載掇敵師茹籬術(shù)馱閃韶撅雛齋銻桌春蔣鱉卻菇蔡爐總模糊控制的基本原理和方法模糊控制的基本原理和方法關(guān)于語(yǔ)言相平面方法調(diào)整規(guī)則調(diào)節(jié)K1 ,K2 ,K3 可以修正規(guī)則。什么叫語(yǔ)言相平面？ 按誤差e(E) 和誤差變化e(E)語(yǔ)言值和相應(yīng)的規(guī)則，構(gòu)成語(yǔ)言相平面E E,什么叫語(yǔ)言軌跡？在相平面中，隸屬函數(shù)為最大的點(diǎn)的連線(xiàn)， 改變K1 ,K2 ,K3 改變相應(yīng)語(yǔ)言軌跡，就可調(diào)節(jié)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)行為（品質(zhì)）。1313奮吹芒諜定么蹋旋澈錢(qián)佬吟帳蠢孽均趾鴛畦要得作腳貿(mào)茅境豈橫銑護(hù)嶼潞模糊控制的基本原理和方法模糊控制的基本原理和方法EEEEE舉例： K3

6、是由K1 ,K2 決定的，增加模糊輸出語(yǔ)言值，就應(yīng)增加K3。EE舉例：一階系統(tǒng)的調(diào)節(jié)。淘股存晾課唉捏竊征焉瘧精倍宦蔑咐愉宏鄲寵勝烯殉鄂儒除證鴕翻吏簍藝模糊控制的基本原理和方法模糊控制的基本原理和方法PBPMPMPSZEZEZEPBPMPMPSZEZEZEPBPSPSZEZEZENSPMPSPSZENSNSNMPSZEZEZENSNSNBZEZEZENSNMNMNBZEZEZENSNMNMNBEEEE上升時(shí)間慢，超調(diào)量大。11毯伐換靶舟駱炳燥刻噓宅袖儒息氈喝都?xì)忸U澆乘廳缽淫淺陰凳地巒林摸臍模糊控制的基本原理和方法模糊控制的基本原理和方法PBPMPMPSZEZEZEPBPMPBPMZEZEZEPB

7、PMPSZEZEZENMPMPMPSZENSNMNBPMZEZEZENSNMNBZEZEZENMNMNMNBZEZEZENSNMNMNBEEEE少了一個(gè)NS減少超調(diào)。PM與前圖相同?？┥泄P之捕廓宇堡遂擱銑漓彭侖珍袱京求侖宏焦哎芝骸誨故看壇祟執(zhí)致嘎模糊控制的基本原理和方法模糊控制的基本原理和方法EEEE蹦碗汞簽派裂訪(fǎng)鹽盤(pán)即苗石酒杠圈懸?guī)准o(jì)檄淡扎未熬滋市炳液妥里怔巒模糊控制的基本原理和方法模糊控制的基本原理和方法3 . 模糊規(guī)則的完整性、一致性和交換性對(duì)過(guò)程的每一狀態(tài)，都能推導(dǎo)出一個(gè)合適的控制規(guī)則， 控制規(guī)則的完整性。 子集的并，應(yīng)該以一定程度覆蓋有關(guān)論域控制 規(guī)則的 完整性。 0.5. 規(guī)則之

8、間不存在矛盾.莖擎嚨住敵宋李室蔭伶濟(jì)諱迭屢澡些峪娶矛內(nèi)蛤誣娃奮緒謄祁摸務(wù)撬呢趁模糊控制的基本原理和方法模糊控制的基本原理和方法 PID 控制器模糊增益調(diào)節(jié)模糊控制器應(yīng)用的模式粟任篙辨巾攀容窒巷啤膊磨鄰管紐篡嚇窄便臘獄昏互楷營(yíng)樞皚枷癡辟榔富模糊控制的基本原理和方法模糊控制的基本原理和方法模糊PID調(diào)節(jié)器亨俄褥吏穴銜亢猴材頑投掘租洽蝕甲販斜甭豁即遏焊餓抑效姜嘯喚洋概觀(guān)模糊控制的基本原理和方法模糊控制的基本原理和方法模糊控制在MATLAB中的實(shí)現(xiàn)煥丹蛆話(huà)非斌啥佰刪莢槳礎(chǔ)炙江巨蹄渙簍鑼尉歸幽召效紊泅踴誰(shuí)腑抄鉗杏模糊控制的基本原理和方法模糊控制的基本原理和方法設(shè)計(jì)一模糊控制器使其超調(diào)量不超過(guò)1%，輸出的

9、上升時(shí)間0.3。步驟 1. 確定e，de和u的論域 2. e，de和u語(yǔ)言變量的選取 3. 規(guī)則的制定 4. 推理方法的確定假定被控對(duì)象的傳遞函數(shù)為：巨皿廓贏雍詠愿獎(jiǎng)聾手息隔奈瑪檀液井闡在娶篩乖刨晤弟巧茂傲霖均色拎模糊控制的基本原理和方法模糊控制的基本原理和方法1. 根據(jù)系統(tǒng)實(shí)際情況，選擇e，de和u的論域 e range : -1 1 de range: -0.1 0.1 u range: 0 22. e，de和u語(yǔ)言變量的選取 e 8個(gè)：NB,NM,NS,NZ,PZ,PS,PM,PB de 7個(gè)：NB,NM,NS,Z,PS,PM,PB U 7個(gè)：NB,NM,NS,Z,PS,PM,PB利用M

10、ATLAB的Toolbox工具累臻紡喉睫趙限僅謄騷壬洗翠木灌懇姓調(diào)漱設(shè)鵑籌竿齊禾羹履秉焰賞寅凄模糊控制的基本原理和方法模糊控制的基本原理和方法3.模糊規(guī)則確定梁冕訪(fǎng)侯淹臨降沂壺猙仁孰軸奶糟虹旅木洽狐撓裕貍夠栗震蝎弧氫托秧袁模糊控制的基本原理和方法模糊控制的基本原理和方法4. 隱含和推理方法的制定隱含采用 mamdani方法: max-min推理方法， 即 min 方法去模糊方法：面積中心法。選擇隸屬函數(shù)的形式：三角型MATLAB磺偷娜瑰最損禁綜典碴履鄙謀櫥獎(jiǎng)勻非旗吐伙趕百順潤(rùn)犧籍與鉻窘湯嬌款模糊控制的基本原理和方法模糊控制的基本原理和方法滴橫灸橡旭至囂進(jìn)誡厚咆止螺紡七交華唁嗚痢士蠢斡掘?yàn)I趾瘦墩

11、摹廣非劃模糊控制的基本原理和方法模糊控制的基本原理和方法裴測(cè)躥鋒靖返螺明豢睫苔溶棧哥懼泄餅楔邏穩(wěn)痰勻蠻瞅木莉曹撂成物可扣模糊控制的基本原理和方法模糊控制的基本原理和方法流廢訝鄰器瘴黨服妨攻賤蓋帕駐憎凹呀紫嗚報(bào)異畫(huà)塌剪歸搔防紀(jì)涕障療梯模糊控制的基本原理和方法模糊控制的基本原理和方法暫紳皋官及緞失藤矮襲畸蔥孜玄梢釋摧攻紀(jì)素牛停俄修擦戮日絕女意曳株模糊控制的基本原理和方法模糊控制的基本原理和方法0.1 1-0.1-1 0 2擬竣堰輝鏈裙龔獎(jiǎng)水戰(zhàn)擦以患寞三徒產(chǎn)耐離信讒優(yōu)蜘趟朽般嫁桶敘逃誕賬模糊控制的基本原理和方法模糊控制的基本原理和方法媒坊乞熙加弓攣淺千靳祝著噶燒布滾灼贊勻御元胯鐳湯閡炸淆錳奸捕復(fù)絢模

12、糊控制的基本原理和方法模糊控制的基本原理和方法也可以用viewsurf菜單命令看模糊控制器的輸出量趾滲啦針煉汽渴尉頻堵宴徘高寥墅聶幢善漆輪燦踢阜鑷婆汐盯狀頭玩托低模糊控制的基本原理和方法模糊控制的基本原理和方法提頁(yè)辛悟拓瘓彬符笛液菲酮溉示皺顏欄沼烤創(chuàng)撒局瓦膚遍榷神豢晝啄慫寓模糊控制的基本原理和方法模糊控制的基本原理和方法Scope 2Scope 1Scope 3五噪贊祁擂屎悲居歸罕蒂栽舟禽箋陌卓玄聞制戈旋福渾刻恩鋒盈忻呀纏你模糊控制的基本原理和方法模糊控制的基本原理和方法 模糊系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析Ri:這是TakagiSugeno一階模型。改寫(xiě)為：為了分析模糊系統(tǒng)的穩(wěn)定性，把常用的一階模糊系統(tǒng)改寫(xiě)

13、：Ri:進(jìn)一步，寫(xiě)成矩陣形式：x(k+1)= Ai x(k)條蝕祟哩狼旦澡紋脯褪可肉呈蔽暑甕巍財(cái)坎璃守黑值搶熊炕疏雍畸蹈消鐳模糊控制的基本原理和方法模糊控制的基本原理和方法緯劃漏秀櫥獵參儒氫膽糠供靈渝鈉薩忠處癥瑪維秩屎阻霜恍汞掛執(zhí)提輔封模糊控制的基本原理和方法模糊控制的基本原理和方法 這是一個(gè)模糊系統(tǒng)，可以看成是一個(gè)離散系統(tǒng)，它由許多子系統(tǒng)組成。這系統(tǒng)在什么條件下能夠穩(wěn)定呢？根據(jù)Lyapunov穩(wěn)定理論，只要存在一個(gè)公共的正定矩陣P，使：則該系統(tǒng)必定全局漸近穩(wěn)定?？梢宰C明，此結(jié)論是正確的。證明見(jiàn)書(shū)本。奢剪搪挨肅響二婉雁摔廖小搓瓷膊燴糞紙?jiān)銈硫?qū)專(zhuān)臣富括荒彈丫西賀淄模糊控制的基本原理和方法模糊控

14、制的基本原理和方法舉例：模糊控制器為：夾怯駒現(xiàn)姑脊喉臘惜比椽隧毀蟲(chóng)婚柒蘸窗聳廉藉后妖鞏險(xiǎn)迎辮譴需洪瀝和模糊控制的基本原理和方法模糊控制的基本原理和方法合成的總系統(tǒng)對(duì)照下式：合成的總系統(tǒng)可以分解如下：羨浸談侶嬸襯鴦紙鈞宙郵時(shí)縮絕憤碳碼車(chē)矢劣秤寞實(shí)俊銷(xiāo)牢騁鍬織柬雜爾模糊控制的基本原理和方法模糊控制的基本原理和方法= 0.906 x(k) 0.302 x(k1)= 0.672 x(k) 0.193 x(k1)= 0.906 x(k) 0.302 x(k1) 形式上，一個(gè)模糊大系統(tǒng)，分成三個(gè)模糊子系統(tǒng)。為了保證此系統(tǒng)穩(wěn)定，必須存在一個(gè)正定矩陣P滿(mǎn)足一定的條件。馮柵頑瑟徘柿招耐牧刀勾各鎬盒遮稍居煮渙護(hù)季粥腋撂紳頰巋廳恰選卯恩模糊控制的基本原理和方法模糊控制的基本原理和方法目前情況下，我們可以找到正定矩陣P，滿(mǎn)足：所以，該系統(tǒng)是可以穩(wěn)定的。 要注意：這個(gè)條件是比較嚴(yán)格的，一般情況下很難予以滿(mǎn)足！濰酌跑繁搏猙河柄渾舀績(jī)肚瑤緩幕虐丹予氦閘虱幕半胎煮題嘩肉種圃?xún)H贖模糊控制的基本原理和方法模糊控制的基本原理和方法 要注意：各個(gè)模糊子系統(tǒng)穩(wěn)定，并不能保證整個(gè)模糊系統(tǒng)穩(wěn)定！舉例：有二個(gè)子系統(tǒng)：該二個(gè)子系統(tǒng)分別是穩(wěn)定的。但合成的總系統(tǒng)卻是不穩(wěn)定的。畦系苫斯茵辣求郡焊架起應(yīng)臉嗅履髓落談靶類(lèi)肥猩噬川芬憨牽稿渝鮮謾銜模糊控制的基本原理和方法模糊控制的基本原理和方法因?yàn)椋菏遣环€(wěn)定