Simulink模糊控制教程.ppt

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1、1MATLAB應(yīng)用技術(shù)清華大學(xué)出版社26MATLAB與模糊控制系統(tǒng)36．1模糊系統(tǒng)的MATLAB實(shí)現(xiàn)6．1．1模糊集簡(jiǎn)介模糊集是一種邊界不分明的集合，模糊集與普通集合既有區(qū)別又有聯(lián)系。2模糊集的表示1模糊概念模糊集菜用隸屬度來表示，論域X上的一個(gè)模糊集A，對(duì)于任意，都指定了一個(gè)數(shù)，叫做x對(duì)A的隸屬程度稱做A的隸屬函數(shù)。隸屬度函數(shù)有以下11種：（1）高斯型隸屬度函數(shù)(2)雙側(cè)高斯型隸屬度函數(shù)（3）鐘形隸屬度函數(shù)4（4）Sigmoid函數(shù)型隸屬度函數(shù)（5）差型sigmoid隸屬度函數(shù)（6）積型sigmoid隸屬度函數(shù)（7）Z形隸屬度函數(shù)（8）Ⅱ形隸屬度函數(shù)（9）S形隸屬度函數(shù)（10）梯形隸屬度

2、函數(shù)（11）三角形隸屬度函數(shù)53模糊邏輯運(yùn)算與運(yùn)算或運(yùn)算非運(yùn)算直積邏輯與（AANDB）邏輯或（AORB）邏輯非（NOTA）普通邏輯：模糊邏輯64模糊規(guī)則模糊推理系統(tǒng)工程中，模糊規(guī)則以模糊語言的形式描述人類的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)，規(guī)則是否正確反映人類專家的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)更新，是否能反映對(duì)象的特性，直接決定了模糊推理系統(tǒng)的性能，通常通過模糊規(guī)則的形式是“if…then”，前提由對(duì)模糊語言變量的語言什描述構(gòu)成，如“溫度較高”，“壓力較低”等，結(jié)論由對(duì)輸出模糊語言變量表示成輸入量的精確什的組合，模糊規(guī)則的這種形式化表示的符合人們通過自然對(duì)許多知識(shí)的描述和記憶習(xí)慣的。模糊規(guī)則的建立①總結(jié)操作人員工、專家的經(jīng)驗(yàn)和知

3、識(shí)。②基于過程的模糊模型。③基于學(xué)習(xí)的方法。7最簡(jiǎn)單的if…then規(guī)則的形式是：“如果x是A，則y是B?！睆?fù)合型的if…then規(guī)則的形式很多，例如：“ifm是A且x是Btheny是C，否則z是D”；“ifm是A且x是B且y是C，thenz是D”；“ifm是A或x是Btheny是C，或z是D”；“ifm是A且x是Btheny是C，且z是D”；這里A，B，C，D分別是論域M，X，Y，Z，中模糊集的主義值，if部分是前提或前件，then部分是結(jié)論或后件。輸入模糊化確定出if…then規(guī)則前提中每個(gè)命題或斷言為真的程度（即隸屬度）。應(yīng)用模糊算子召喚果規(guī)則的前提有幾部分，則利用模糊算子可以確定出

4、整個(gè)前提為真的程度（即整個(gè)前提的隸屬度）。應(yīng)用蘊(yùn)含算子由前提的隸屬度和蘊(yùn)含琥子，可以確定出結(jié)論為真的程度（即結(jié)論的隸屬度）。85模糊推理模推理是采用模糊邏輯由給定的輸入到輸出的映射過程。模糊推理包括五個(gè)方面：（1）輸入變量模糊化，即把確定的輸入轉(zhuǎn)化為由隸屬度描述的模糊集。（2）在模糊規(guī)則的前件中應(yīng)用模糊算子（與、或、非）。（3）根據(jù)模糊蘊(yùn)含運(yùn)算由前提推斷結(jié)論。（4）合成每一個(gè)規(guī)則的結(jié)論部分，得出總的結(jié)論。（5）反模糊化，即把輸出的模糊量轉(zhuǎn)化為確定的輸出。96模糊控制在自動(dòng)控制理論中，控制器的分析與綜合依賴于精確的數(shù)學(xué)模型。而系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行過程中，人們將觀察到的過程輸出與設(shè)定值比較，得到過程

5、輸出偏離設(shè)定值程度的模糊語義描述或過程輸出偏離設(shè)定值變化快慢的模糊語義描述，經(jīng)邏輯推理得出控制量的模糊量：“適量減少燃料”，經(jīng)反模糊化且，轉(zhuǎn)化為一精確的控制量，實(shí)現(xiàn)整個(gè)控制過程，以模糊集和模糊推理為基礎(chǔ)，對(duì)上述手工操作過程進(jìn)行建模，即可得到期模糊控制器。106．1．2模糊推理系統(tǒng)與MATLAB的應(yīng)用1模糊推理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)最常見的模糊推理系統(tǒng)的三類：1、純模糊邏輯系統(tǒng)2、Sugeno型模糊邏輯系統(tǒng)3、Mamdani型模糊系統(tǒng)112Mamdani型模糊邏輯系統(tǒng)構(gòu)建Mamdani型是典型的模糊邏輯系統(tǒng)，MATLAB模糊邏輯工具箱中的模糊推理系統(tǒng)有五個(gè)過程：輸入變量的模糊化、模糊關(guān)系運(yùn)算、模糊合成運(yùn)算

6、、不同規(guī)則結(jié)果的綜合、去模糊化。（1）輸入模糊化（2）輸入模糊集合的合成運(yùn)算（3）模糊蘊(yùn)含方法（4）輸出的合成Aggregation（5）逆模糊化（解模糊化）126.1.3模糊推理系統(tǒng)的MATLAB模糊工具箱的圖形界面實(shí)現(xiàn)模糊推理系統(tǒng)可通過MATLAB模糊工具箱的圖形界面工具來實(shí)現(xiàn)，方法簡(jiǎn)單并且直觀，也可利用MATLAB提供的命令行方式的模糊邏輯函數(shù)編輯實(shí)現(xiàn)，有利于比較復(fù)雜的模糊推系統(tǒng)。1圖形界面工具箱簡(jiǎn)介MATLAB模糊工具箱提供的圖形化工具有五類：模糊推理系統(tǒng)編輯器Fuzzy；隸屬度函數(shù)編輯器Mfedit；模糊規(guī)則編輯器Ruleedit；模糊規(guī)則觀察器Ruleview；模糊推理輸入輸出

7、曲面視圖Surfview。132模糊推理系統(tǒng)編輯器（Fuzzy）執(zhí)行Fuzzy命令143．隸屬度函數(shù)編輯器（Mfedit）命令窗口鍵入”mfedit”154．模糊規(guī)則編輯器（Ruleedit）165．模糊規(guī)則觀察器（Ruleview）命令窗口鍵入“ruleview”176．模糊推理輸入輸出曲面視圖（Surfview）命令窗口鍵入“surfview”186．1．4模糊邏輯工具箱與Simulink的接口1MATLAB的模糊的