matlab模糊控制實現(xiàn).doc

模糊控制作業(yè)一介紹模糊控制是指基于模糊邏輯描述一個過程的控制算法，是以模糊集合論、模糊語言變量及模糊邏輯推理為基礎(chǔ)的，基于被控系統(tǒng)的物理特性，模擬人的思維方式和人的控制經(jīng)驗來實現(xiàn)的一種計算機智能控制。模糊控制器主要嵌有操作人員的經(jīng)驗和直覺知識，是模糊語言形式的控制方法，不需要預先知道被控對象結(jié)構(gòu)、參數(shù)，不需要建立被控對象的精確數(shù)學模型，并能克服非線性因素、大慣性因素的影響，對調(diào)節(jié)對象的參數(shù)變化不敏感，對對象時變及純滯后有一定的適應(yīng)性,即具有較強的魯棒性。模糊控制器的設(shè)計參數(shù)容易選擇調(diào)整。模糊控制系統(tǒng)如圖1-1所示 圖 1-1 模糊控制系統(tǒng)框圖二 本作業(yè)介紹1、選定模糊控制器的輸入輸出變量，并進行量程轉(zhuǎn)換輸入語言變量選為實際濃度與給定值之間的偏差（紙漿濃度偏差）e及紙漿濃度偏差變化率ec，輸出語言變量選為閥門開度增量u。首先確定e、ec和u的基本論域分別為-1.2%1.2%、-0.6%0.6%和-1212，選定e、u的模糊集合的論域為-6，-5，-4，-3，-2，-1，0，1，2，3，4，5，6，ec的模糊集合的論域為-7，-6，-5，-4，-3，-2，-1，0，1，2，3，4，5，6，72、確定模糊控制器的結(jié)構(gòu)根據(jù)系統(tǒng)輸入變量個數(shù)可知，應(yīng)采用采用雙輸入單輸出模糊控制器。（如圖2所示）模糊控制器主要包含三個功能環(huán)節(jié):用于輸入信號處理的模糊量化和模糊化環(huán)節(jié)，模糊控制算法功能單元，以及用于輸出解模糊化的模糊判決環(huán)節(jié)。二維模糊控制器 e d/dt 圖2 雙輸入單輸出模糊控制器3、確定各變量的模糊語言取值及相應(yīng)的隸屬函數(shù)，即進行模糊化模糊化是將模糊控制器輸入量的確定值轉(zhuǎn)換為相應(yīng)模糊語言變量值的過程，此相應(yīng)語言變量均由對應(yīng)的隸屬度函數(shù)來定義。對紙漿濃度偏差e、紙漿濃度偏差變化率ec、閥門開度的增量u進行模糊化，分別用模糊語言變量X、Y、Z進行表示，語言值集合均為負大，負中，負小，零，正小，正中，正大，用英文縮寫進行表示分別為：X=NBe,NMe,NSe,ZOe,PSe,PMe,PBeY= NBec,NMec,NSec,ZOec,PSec,PMec,PBec Z= NBu,NMu,NSu,ZOu,PSu,PMu,PBu 模糊化包括兩個任務(wù)：第一個任務(wù)是進行論域變換，過程參數(shù)的實際范圍稱為基本論域，可以通過變換系數(shù)（量化因子）實現(xiàn)由基本論域到量化論域的變換；第二個任務(wù)是求得輸入對應(yīng)于語言變量的隸屬度。取三角形隸屬函數(shù)，并取為均非均勻間隔。a.任務(wù)一：求量化因子e、ec和u的基本論域分別為-1.2%1.2%、-0.6%0.6%和-1212，量化論域分別為-6，-5，-4，-3，-2，-1，0，1，2，3，4，5，6，-6，-5，-4，-3，-2，-1，0，1，2，3，4，5，6，-7，-6，-5，-4，-3，-2，-1，0，1，2，3，4，5，6，7 。紙漿濃度偏差e的量化因子Ke=6/0.012=500，紙漿濃度偏差變化率ec的量化因子Kec=6/0.006=1000，通過量化因子即可實現(xiàn)由基本論域到量化論域的變換。b.任務(wù)二：取隸屬度函數(shù)選用三角形隸屬度函數(shù)，如圖所示： 圖2-1 紙漿濃度偏差e的隸屬度函數(shù)圖2-2紙漿濃度偏差變化率ec的隸屬度函數(shù)圖2-3 閥門開度增量u的隸屬度函數(shù) 這樣對于紙漿濃度偏差e、紙漿濃度偏差變化率e的不同輸入值，可以根據(jù)對應(yīng)的隸屬度函數(shù)，把它模糊化成不同的語言值，這樣就完成了模糊化。4、建立模糊控制規(guī)則或控制算法根據(jù)人的直覺思維推理，由系統(tǒng)輸出的誤差和誤差變化趨勢來消除系統(tǒng)的誤差的模糊控制規(guī)則，對于不同的被控對象，誤差E，誤差變化率EC及控制量U有不同的意義。在本設(shè)計中分別為紙漿濃度偏差e、紙漿濃度偏差變化率ec、閥門開度的增量u。 建立模糊控制規(guī)則是指規(guī)則的歸納和規(guī)則庫的建立，是從實際控制經(jīng)驗過渡到模糊控制器的中心環(huán)節(jié)?？刂坡赏ǔＳ梢唤Mif-then結(jié)構(gòu)的模糊條件語句構(gòu)成，或總結(jié)為模糊控制規(guī)則表。例如：If (input1 is NBe) and (input2 is NBec) then (output1 is PBu) (1) 即是模糊條件語句5、確定模糊推理和解模糊化方法輸出的解模糊化就是將語言表達的模糊量恢復到精確的數(shù)值，也就是根據(jù)輸出模糊子集的隸屬度計算出確定數(shù)值。一、 設(shè)計過程及步驟1、模糊控制器的設(shè)計a.對系統(tǒng)的輸入和輸出進行設(shè)定對輸入和輸出的個數(shù)，詞集個數(shù)和名稱，量化論域進行設(shè)定。Input2與output1的設(shè)定方法類似。設(shè)定完畢后保存到workspace.如下圖所示。b.控制規(guī)則的設(shè)置雙擊上圖中zfm出現(xiàn)控制規(guī)則編輯窗口，根據(jù)設(shè)計任務(wù)書上所給的控制規(guī)則與模糊控制表編寫控制規(guī)則，并在matable命令窗口中導出控制規(guī)則，如下所示： a=readfis(zfm); showrule(a)ans =1. If (input1 is NBe) and (input2 is NBec) then (output1 is PBu) (1) 2. If (input1 is NMe) and (input2 is NBec) then (output1 is PBu) (1) 3. If (input1 is NSe) and (input2 is NBec) then (output1 is PMu) (1) 4. If (input1 is ZOe) and (input2 is NBec) then (output1 is PMu) (1) 5. If (input1 is PSe) and (input2 is NBec) then (output1 is PSu) (1) 6. If (input1 is PMe) and (input2 is NBec) then (output1 is ZOu) (1) 7. If (input1 is PBe) and (input2 is NBec) then (output1 is ZOu) (1) 8. If (input1 is NBe) and (input2 is NMec) then (output1 is PBu) (1) 9. If (input1 is NMe) and (input2 is NMec) then (output1 is PBu) (1) 10. If (input1 is NSe) and (input2 is NMec) then (output1 is PMu) (1)11. If (input1 is ZOe) and (input2 is NMec) then (output1 is PMu) (1)12. If (input1 is PSe) and (input2 is NMec) then (output1 is PSu) (1)13. If (input1 is PMe) and (input2 is NMec) then (output1 is ZOu) (1)14. If (input1 is PBe) and (input2 is NMec) then (output1 is ZOu) (1)15. If (input1 is NBe) and (input2 is NSec) then (output1 is PBu) (1)16. If (input1 is NMe) and (input2 is NSec) then (output1 is PBu) (1)17. If (input1 is NSe) and (input2 is NSec) then (output1 is PMu) (1)18. If (input1 is ZOe) and (input2 is NSec) then (output1 is PSu) (1)19. If (input1 is PSe) and (input2 is NSec) then (output1 is ZOu) (1)20. If (input1 is PMe) and (input2 is NSec) then (output1 is NMu) (1)21. If (input1 is PBe) and (input2 is NSec) then (output1 is NMu) (1)22. If (input1 is NBe) and (input2 is ZOec) then (output1 is PBu) (1)23. If (input1 is NMe) and (input2 is ZOec) then (output1 is PBu) (1)24. If (input1 is NSe) and (input2 is ZOec) then (output1 is PMu) (1)25. If (input1 is ZOe) and (input2 is ZOec) then (output1 is ZOu) (1)26. If (input1 is PSe) and (input2 is ZOec) then (output1 is NMu) (1)27. If (input1 is PMe) and (input2 is ZOec) then (output1 is NBu) (1)28. If (input1 is PBe) and (input2 is ZOec) then (output1 is NBu) (1)29. If (input1 is NBe) and (input2 is PSec) then (output1 is PMu) (1)30. If (input1 is NMe) and (input2 is PSec) then (output1 is PMu) (1)31. If (input1 is NSe) and (input2 is PSec) then (output1 is ZOu) (1)32. If (input1 is ZOe) and (input2 is PSec) then (output1 is NSu) (1)33. If (input1 is PSe) and (input2 is PSec) then (output1 is NMu) (1)34. If (input1 is PMe) and (input2 is PSec) then (output1 is NBu) (1)35. If (input1 is PBe) and (input2 is PSec) then (output1 is NBu) (1)36. If (input1 is NBe) and (input2 is PMec) then (output1 is ZOu) (1)37. If (input1 is NMe) and (input2 is PMec) then (output1 is ZOu) (1)38. If (input1 is NSe) and (input2 is PMec) then (output1 is NSu) (1)39. If (input1 is ZOe) and (input2 is PMec) then (output1 is NMu) (1)40. If (input1 is PSe) and (input2 is PMec) then (output1 is NMu) (1)41. If (input1 is PMe) and (input2 is PMec) then (output1 is NBu) (1)42. If (input1 is PBe) and (input2 is PMec) then (output1 is NBu) (1)43. If (input1 is NBe) and (input2 is PBec) then (output1 is ZOu) (1)44. If (input1 is NMe) and (input2 is PBec) then (output1 is ZOu) (1)45. If (input1 is NSe) and (input2 is PBec) then (output1 is NSu) (1)46. If (input1 is ZOe) and (input2 is PBec) then (output1 is NMu) (1)47. If (input1 is PSe) and (input2 is PBec) then (output1 is NMu) (1)48. If