先進(jìn)控制實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、先進(jìn)控制實(shí)驗(yàn)報(bào)告班級：自121 姓名：張偉琦 學(xué)號：120941項(xiàng)目預(yù)習(xí)操作報(bào)告總評得分實(shí)驗(yàn)一、Matlab M文件基本編程與常規(guī)PID實(shí)驗(yàn)（一）實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、掌握Matlab M文件基本編程方法以及基本函數(shù)的使用。2、掌握利用Matlab M文件建立常規(guī)系統(tǒng)的線性建模。3、掌握利用Matlab M文件編寫PID控制程序。4、針對以上編寫的PID程序進(jìn)行PID參數(shù)的調(diào)整，理解PID三個參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響。（二）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：1、線性系統(tǒng)建模實(shí)驗(yàn)。2、增量式PID的編程實(shí)驗(yàn)。（三）實(shí)驗(yàn)程序：clear all;close all;ts=0.001;%采樣時間sys=tf(5.235e005,1,8

2、7.35,1.047e004,0);%定義 括號里有幾個數(shù)就有幾階連續(xù)系統(tǒng)dsys=c2d(sys,ts,'z');%連續(xù)到離散num,den=tfdata(dsys,'v');%分子 分母取值 把上邊系數(shù) 存DATA里 Kp=0.45;Ki=0.00001;Kd=0.001; U_1=0;U_2=0;U_3=0; Y_1=0;Y_2=0;Y_3=0; e_1=0;e_2=0; A=Kp+Ki+Kd; B=-Kp-2*Kd; C=Kd;for k=1:1:1500 %k=1 以1為增量增到1500 rin(k)=1;%信號 time(k)=k*ts; yout(

3、k)=-den(2)*Y_1-den(3)*Y_2-den(4)*Y_3+num(2)*U_1+num(3)*U_2+num(4)*U_3; error(k)=rin(k)-yout(k); u(k)=A*error(k)+B*e_1+C*e_2; u(k)=U_1+u(k); U_3=U_2;U_2=U_1;U_1=u(k); Y_3=Y_2;Y_2=Y_1;Y_1=yout(k); e_2=e_1;e_1=error(k); endfigure(1);%畫圖 開圖框plot(time,rin,'b',time,yout,'r');%是顏色time是變量 橫坐

4、標(biāo) time 和rin長度要一樣xlabel('time(s)'),ylabel('rin,yout');(四)實(shí)驗(yàn)結(jié)果：（5） 實(shí)驗(yàn)總結(jié)： 經(jīng)過這次實(shí)驗(yàn)，我不但復(fù)習(xí)了Matlab的基礎(chǔ)知識并且學(xué)會了通過編寫M文件來實(shí)現(xiàn)常規(guī)及增量式PID控制器的設(shè)計(jì)，針對不同的控制對象選擇設(shè)定不同的控制參數(shù)，來完成控制目標(biāo)，使得控制系統(tǒng)達(dá)到理想的超調(diào)，穩(wěn)態(tài)誤差等。同時經(jīng)過老師的講解，我不僅復(fù)習(xí)了PID控制三個參數(shù)的意義還了解了增量式PID的原理與建模與推導(dǎo)過程，并通過Matlab實(shí)現(xiàn)了此類PID控制，繪制了增量式PID的階躍響應(yīng)曲線，得知了此類PID的優(yōu)缺點(diǎn)。與書本上的知識相對

5、應(yīng)使得我對PID控制的認(rèn)知更加深刻。實(shí)驗(yàn)二、模糊控制實(shí)驗(yàn)（一）實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、掌握模糊控制基本原理并編程實(shí)現(xiàn)。2、理解模糊PID控制基本原理并編程實(shí)現(xiàn)。（二）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：1、模糊控制編程實(shí)驗(yàn)。2、模糊PID控制編程實(shí)驗(yàn)。（三）實(shí)驗(yàn)程序：clear all;clear all;a=newfis('fuzz_ljk');f1=1.0;a=addvar(a,'input','e',-3*f1,3*f1);a=addmf(a,'input',1,'NB','zmf',-3*f1,-1*f1);a=addmf(a

6、,'input',1,'NM,','trimf',-3*f1,-2*f1,0);a=addmf(a,'input',1,'NS,','trimf',-3*f1,-1*f1,1*f1);a=addmf(a,'input',1,'Z,','trimf',-2*f1,0,2*f1);a=addmf(a,'input',1,'PS,','trimf',-1*f1,1*f1,3*f1);a=addmf(a,'

7、;input',1,'PM,','trimf',0,2*f1,3*f1);a=addmf(a,'input',1,'PB,','smf',1*f1,3*f1);f2=1.0;a=addvar(a,'input','ec',-3*f2,3*f2);a=addmf(a,'input',2,'NB','zmf',-3*f2,-1*f2);a=addmf(a,'input',2,'NM,','tr

8、imf',-3*f2,-2*f2,0);a=addmf(a,'input',2,'NS,','trimf',-3*f2,-1*f2,1*f2);a=addmf(a,'input',2,'Z,','trimf',-2*f2,0,2*f2);a=addmf(a,'input',2,'PS,','trimf',-1*f2,1*f2,3*f2);a=addmf(a,'input',2,'PM,','trimf&#

9、39;,0,2*f2,3*f2);a=addmf(a,'input',2,'PB,','smf',1*f2,3*f2);f3=0.1;a=addvar(a,'output','kp',-3*f1,3*f1);a=addmf(a,'output',1,'NB','zmf',-3*f1,-1*f1);a=addmf(a,'output',1,'NM,','trimf',-3*f1,-2*f1,0);a=addmf(a,

10、9;output',1,'NS,','trimf',-3*f1,-1*f1,1*f1);a=addmf(a,'output',1,'Z,','trimf',-2*f1,0,2*f1);a=addmf(a,'output',1,'PS,','trimf',-1*f1,1*f1,3*f1);a=addmf(a,'output',1,'PM,','trimf',0,2*f1,3*f1);a=addmf(a,'o

11、utput',1,'PB,','smf',1*f1,3*f1);f4=0.02a=addvar(a,'output','ki',-3*f2,3*f2);a=addmf(a,'output',2,'NB','zmf',-3*f2,-1*f2);a=addmf(a,'output',2,'NM,','trimf',-3*f2,-2*f2,0);a=addmf(a,'output',2,'NS,',&#

12、39;trimf',-3*f2,-1*f2,1*f2);a=addmf(a,'output',2,'Z,','trimf',-2*f2,0,2*f2);a=addmf(a,'output',2,'PS,','trimf',-1*f2,1*f2,3*f2);a=addmf(a,'output',2,'PM,','trimf',0,2*f2,3*f2);a=addmf(a,'output',2,'PB,','

13、smf',1*f2,3*f2);f5=1a=addvar(a,'output','kd',-3*f2,3*f2);a=addmf(a,'output',3,'NB','zmf',-3*f2,-1*f2);a=addmf(a,'output',3,'NM,','trimf',-3*f2,-2*f2,0);a=addmf(a,'output',3,'NS,','trimf',-3*f2,-1*f2,1*f2);a=a

14、ddmf(a,'output',3,'Z,','trimf',-2*f2,0,2*f2);a=addmf(a,'output',3,'PS,','trimf',-1*f2,1*f2,3*f2);a=addmf(a,'output',3,'PM,','trimf',0,2*f2,3*f2);a=addmf(a,'output',3,'PB,','smf',1*f2,3*f2);rulelist=1 1 7

15、1 5 1 1; 1 2 7 1 3 1 1; 1 3 6 2 1 1 1; 1 4 6 2 1 1 1; 1 5 5 3 1 1 1; 1 6 4 4 2 1 1; 1 7 4 4 5 1 1; 2 1 7 1 5 1 1; 2 2 7 1 3 1 1; 2 3 6 2 1 1 1; 2 4 5 3 2 1 1; 2 5 5 3 2 1 1; 2 6 4 4 3 1 1; 2 7 3 4 4 1 1; 3 1 6 1 4 1 1; 3 2 6 2 3 1 1; 3 3 6 3 2 1 1; 3 4 5 3 2 1 1; 3 5 4 4 3 1 1; 3 6 3 5 3 1 1; 3 7 3

16、5 4 1 1; 4 1 6 2 4 1 1; 4 2 6 2 3 1 1; 4 3 5 3 3 1 1; 4 4 4 4 3 1 1; 4 5 3 5 3 1 1; 4 6 2 6 3 1 1; 4 7 2 6 4 1 1; 5 1 5 2 4 1 1; 5 2 5 3 4 1 1; 5 3 4 4 4 1 1; 5 4 3 5 4 1 1; 5 5 3 5 4 1 1; 5 6 2 6 4 1 1; 5 7 2 7 4 1 1; 6 1 5 4 7 1 1; 6 2 4 4 5 1 1; 6 3 3 5 5 1 1; 6 4 2 5 5 1 1; 6 5 2 6 5 1 1; 6 6 2

17、7 5 1 1; 6 7 1 7 7 1 1; 7 1 4 4 7 1 1; 7 2 4 4 6 1 1; 7 3 2 5 6 1 1; 7 4 2 6 6 1 1; 7 5 2 6 5 1 1; 7 6 1 7 5 1 1; 7 7 1 7 7 1 1; a=addrule(a,rulelist); a1=setfis(a,'DefuzzMethod','centroid'); ts=0.001;%采樣時間sys=tf(5.235e005,1,87.35,1.047e004,0);%定義 括號里有幾個數(shù)就有幾階連續(xù)系統(tǒng)dsys=c2d(sys,ts,'

18、z');%連續(xù)到離散num,den=tfdata(dsys,'v');%分子 分母取值 把上邊系數(shù) 存DATA里 Kp=0.50;Ki=0.001;Kd=0.0001; U_1=0; U_2=0;U_3=0; Y_1=0;Y_2=0;Y_3=0; e_1=0;e_2=0; ec_1=0; pid=0,0,0;kp0=0.3;ki0=0.06;kd0=3; A=Kp+Ki+Kd; B=-Kp-2*Kd; C=Kd;for k=1:1:2000 %k=1 以1為增量增到1500 pid=evalfis(e_1 ec_1,a); kp=kp0+pid(1); ki=ki0+p

19、id(2); kd=kd0+pid(3); rin(k)=1*sign(sin(1*2*pi*k*ts); time(k)=k*ts; yout(k)=-den(2)*Y_1-den(3)*Y_2-den(4)*Y_3+num(2)*U_1+num(3)*U_2+num(4)*U_3; error(k)=rin(k)-yout(k); u(k)=A*error(k)+B*e_1+C*e_2; u(k)=U_1+u(k); U_3=U_2;U_2=U_1;U_1=u(k); Y_3=Y_2;Y_2=Y_1;Y_1=yout(k); e_2=e_1;e_1=error(k); ec_1=error

20、(k)-e_1;Endfigure(1);%畫圖 開圖框plot(time,rin,'b',time,yout,'r');%time是變量 橫坐標(biāo) time 和rin長度要一樣xlabel('time(s)'),ylabel('rin,yout'); （四）實(shí)驗(yàn)結(jié)果：5） 實(shí)驗(yàn)總結(jié)： 通過該實(shí)驗(yàn)的練習(xí)讓我對模糊控制有了深入的了解，知道了模糊控制的基本思想和原理，熟悉了各種模糊控制系統(tǒng)工具箱函數(shù)的用法，加深了對模糊控制的理解和編程方法，對各種隸屬度函數(shù)有了進(jìn)一步的理解，對模糊控制的應(yīng)用也有了更加直觀的理解，也熟悉了matlab軟件的

21、功能實(shí)驗(yàn)三、BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制實(shí)驗(yàn)（一）實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、掌握BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理。2、掌握基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的PID控制算法原理并編程實(shí)現(xiàn)。（二）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：1、BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類編程實(shí)驗(yàn)。2、基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的PID控制算法編程實(shí)驗(yàn)。（三）實(shí)驗(yàn)程序：clear all;close all;clc;xite=0.25;alfa=0.05;S=1;IN=4;H=5;Out=3;if S=1 wi=-0.6394 -0.2696 -0.3756 -0.7023; -0.8603 -0.2013 -0.5024 -0.2594; -1.0749 0.5543 -1.6820 -0.5437; -0.3625

22、-0.0724 -0.6463 -0.2859; 0.1425 0.0279 -0.5406 -0.7660; wi_1=wi;wi_2=wi;wi_3=wi; wo=0.7576 0.2616 0.5820 -0.1416 -0.1325; -0.1146 0.2949 0.8352 0.2205 0.4508; 0.7201 0.4566 0.7672 0.4962 0.3632; wo_1=wo;wo_2=wo;wo_3=wo;endif S=2 wi=-0.2846 0.2193 -0.5097 -1.0668; -0.7484 -0.1210 -0.4708 0.0988; -0.7

23、176 0.8297 -1.6000 0.2049; -0.0858 0.1925 -0.6346 0.0347; 0.4358 0.2369 -0.4564 -0.1324; wi_1=wi;wi_2=wi;wi_3=wi; wo=1.0438 0.5478 0.8682 0.1446 0.1537; 0.1716 0.5811 1.1214 0.5067 0.7370; 1.0063 0.7428 1.0534 0.7824 0.6494; wo_1=wo;wo_2=wo;wo_3=wo;endx=0,0,0;u_1=0;u_2=0;u_3=0;u_4=0;u_5=0;y_1=0;y_2=

24、0;y_3=0;Oh=zeros(H,1);error_2=0;error_1=0;ts=0.001;for k=1:1:1000 time(k)=k*ts;if S=1 rin(k)=1.0;elseif S=2; rin(k)=sin(1*2*pi*k*ts);enda(k)=1.2*(1-0.8*(exp(-0.1*k)3;yout(k)=a(k)*y_1/(1+y_12)+u_1;error(k)=rin(k)-yout(k);xi=rin(k),yout(k),error(k),1;x(1)=error(k)-error_1;x(2)=error(k);x(3)=error(k)-2

25、*error_1+error_2;epid=x(1);x(2);x(3);I=xi*wi'for i=1:5 oh(i)=(exp(I(i)-exp(-I(i)/(exp(I(i)+exp(-I(i);end %oh隱層輸出KI=wo*oh' %KI輸出層的輸入for i=1:3 K(i)=exp(KI(i)/(exp(KI(i)+exp(-KI(i);endkp(k)=K(1);ki(k)=K(2);kd(k)=K(3);Kpid=kp(k),ki(k),kd(k);du(k)=Kpid*epid;u(k)=u_1+du(k);if u(k)>=10 u(k)=10;e

26、ndif u(k)<=-10 u(k)=-10;endfor i=1:3 d_f(i)=2/(exp(KI(i)+exp(-KI(i)2);enddelta3=error(k)*d_f'd_wo=-delta3*oh;wo_1=wo;wo=wo_1+d_wo;for i=1:1:H dO(i)=4/(exp(I(i)+exp(-I(i)2;end segma=delta3'*wo;for i=1:1:H delta2(i)=dO(i)*segma(i);endd_wi=xite*delta2'*xi;wi=wi_1+d_wi+alfa*(wi_1-wi_2);u_5=u_4;u_4=u_3;u_3=u_2;u_2=u_1;u_1=u(k);y_2=y_1;y_1=yout(k);wo_3=wo_2;wo_2=wo_1;wo_1=wo;wi_3=wi_2;wi_2=wi_1;wi_1=wi;error_2=error_1;error_1=error(k);endfigure(1