智能控制理論及應(yīng)用 課件 第4章 4.5.2-4.6.2 倒立擺模糊控制 模糊與PID結(jié)合

4.5.2倒立擺模糊控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要內(nèi)容2倒立擺介紹倒立擺模糊控制器設(shè)計(jì)基于Matlab的倒立擺模糊控制系統(tǒng)仿真倒立擺及其數(shù)學(xué)模型/01一級(jí)小車倒立擺4擺桿與垂線的夾角(單位：弧度)u

小車在水平方向的受力(單位:牛頓)數(shù)學(xué)模型5模糊控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)/02“人”來控制倒立擺7ru模糊化InferencemechanismRule-base

去模糊化模糊控制器模糊控制器設(shè)計(jì)8ru步驟1:確定模糊控制器的輸入和輸出9輸入:

de(t)=e(t)-e(t-1)輸出:u(t)水平向右為正，水平向左為負(fù)步驟2:輸入輸出變量進(jìn)行模糊集合劃分10NBNSZOPSPBe(t)

(rad)步驟2:輸入輸出變量進(jìn)行模糊集合劃分11NBNSZOPSPBde(t)

(rad/s)步驟2:輸入輸出變量進(jìn)行模糊集合劃分12NBNSZOPSPBu(t)

(N)步驟3:模糊規(guī)則凝練13語言變量e(t):誤差de(t):誤差變化率u(t):驅(qū)動(dòng)力語言值NB\NS\ZO\PS\PB步驟3:模糊規(guī)則凝練14語言描述誤差是

PB擺桿以較大角度朝左傾斜。步驟3:模糊規(guī)則凝練15語言描述誤差是

NS擺桿以輕微角度朝右傾斜。步驟3:模糊規(guī)則凝練16語言描述誤差是

ZO當(dāng)前擺桿在近乎垂直位置,有輕微傾斜。步驟3:模糊規(guī)則凝練17語言描述誤差是

PB誤差變化率是

PS擺桿以較大角度朝左傾斜。并且向遠(yuǎn)離垂直方向運(yùn)動(dòng)。步驟3:模糊規(guī)則凝練18語言描述誤差是NS擺桿朝右以輕微角度傾斜。誤差變化率是

PS并且朝向垂直方向運(yùn)動(dòng)。步驟3:模糊規(guī)則凝練19規(guī)則u是PBu是NSu是NS步驟3:模糊規(guī)則凝練20規(guī)則庫

(小組討論)u“力”de”誤差變化率”NBNSZOPSPBe”誤差”NBNSZOPSPB步驟3:模糊規(guī)則凝練21規(guī)則庫(小組討論)u“力”de”誤差變化率”NBNSZOPSPBe”誤差”NBPBPBPBPSZONSPBPBPSZONSZOPBPSZONSNBPSPSZONSNBNBPBZONSNBNBNB模糊控制器設(shè)計(jì)22模糊化推理機(jī)規(guī)則庫

去模糊化模糊控制器ede已經(jīng)完成：配置需要完成：動(dòng)態(tài)運(yùn)行√√√步驟4:動(dòng)態(tài)運(yùn)行23模糊化推理機(jī)規(guī)則庫

去模糊化ede步驟4:匹配規(guī)則24NBNSZOPSPBe(t)

(rad)NBNSZOPSPBde(t)

(rad/s)10.250.75步驟4:匹配規(guī)則25u“force”de”change-in-error”NBNSZOPSPBe”error”NBPBPBPBPSZONSPBPBPSZONSZOPBPSZONSNBPSPSZONSNBNBPBZONSNBNBNB步驟4:匹配規(guī)則26如果e是ZO26NBNSZOPSPBe(t)1NBNSZOPSPBde(t)0.250.25并且de是ZO那么u是ZONBNSZOPSPBu(t)

(N)步驟4:匹配規(guī)則如果e是ZO27NBNSZOPSPBe(t)10.75NBNSZOPSPBde(t)0.75并且de是PS那么u是NSNBNSZOPSPBu(t)步驟5:得到水平作用力2828NBNSZOPSPBu(t)重心法MATLAB仿真/03倒立擺的數(shù)學(xué)模型30ySimulink仿真系統(tǒng)31參數(shù)對(duì)系統(tǒng)性能的影響/04（1）量化因子、比例因子的影響www.islide.cc33Ke=1,Kde=1,Ku=1Ke=1,Kde=0.1,Ku=1（1）量化因子、比例因子的影響www.islide.cc34Ke=1,Kde=0.1,Ku=1Ke=2,Kde=0.1,Ku=1（1）量化因子、比例因子的影響www.islide.cc35Ke=2,Kde=0.1,Ku=1Ke=2,Kde=0.1,Ku=5（2）隸屬度函數(shù)對(duì)系統(tǒng)性能的影響www.islide.cc36t=1s，500N輸出u的MF值修改輸出變量的隸屬度函數(shù)?=修改比例因子?提出一個(gè)問題往往比解決一個(gè)問題更為重要，因?yàn)榻鉀Q一個(gè)問題也許是一個(gè)數(shù)學(xué)上或?qū)嶒?yàn)上的技巧問題，而提出新的問題、新的可能性，從新的角度看舊問題，卻需要?jiǎng)?chuàng)造性的想像力。發(fā)展獨(dú)立思考和獨(dú)立判斷的一般能力，應(yīng)當(dāng)始終被放在首位，而不應(yīng)當(dāng)把獲得專業(yè)的知識(shí)放在首位。如果一個(gè)人掌握了他的學(xué)科的基礎(chǔ)理論，并且學(xué)會(huì)了獨(dú)立思考和工作，他必定會(huì)找到他自己的道路，而且比起那種主要以獲得細(xì)節(jié)知識(shí)為其培訓(xùn)內(nèi)容的人來，他一定會(huì)更好地適應(yīng)進(jìn)步和變化。4.6模糊控制與PID控制的結(jié)合算法/051.多?？刂?0切換條件：

模糊控制器PID控制器對(duì)象|e|<=E|e|>Er-yeMatlab中的切換開關(guān)Switch2.并聯(lián)混合結(jié)構(gòu)42（1）模糊控制與前饋控制的并聯(lián)2.并聯(lián)混合結(jié)構(gòu)43（2）模糊控制與積分控制的并聯(lián)2.并聯(lián)混合結(jié)構(gòu)44（3）模糊控制與含有模糊積分增益的積分控制并聯(lián)2.并聯(lián)混合結(jié)構(gòu)45（4）模糊PD與模糊PI控制并