模糊邏輯控制matlab編程仿真作業(yè)

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1、實用標(biāo)準(zhǔn)文案東南大學(xué)自動化學(xué)院智能控制概論模糊控制設(shè)計報告學(xué)院：姓名：學(xué)號：日期：精彩文檔實用標(biāo)準(zhǔn)文案目錄一．任務(wù)及要求3二．系統(tǒng)分析及控制設(shè)計原理3三．設(shè)計實現(xiàn)…………………………………………………….…4四．仿真驗證…………………………………………………….…7五．討論與分析……………………………………………….…12精彩文檔實用標(biāo)準(zhǔn)文案一．任務(wù)及要求（1）任務(wù)已知被控對象模型為給定階躍響應(yīng)幅值為30，系統(tǒng)初值為0，完成以下內(nèi)容：(a)設(shè)計常規(guī)的模糊邏輯控制器；(b)當(dāng)通過改變模糊邏輯控制器比例因子時，分析系統(tǒng)響應(yīng)有什么變化？(c)聯(lián)系、結(jié)合模糊邏

2、輯控制器設(shè)計過程（結(jié)構(gòu)設(shè)計、模糊化設(shè)計、規(guī)則設(shè)計、精確化設(shè)計）以及控制系統(tǒng)響應(yīng)情況，談?wù)劚救藢δ：壿嬁刂葡到y(tǒng)的一些認(rèn)識和看法。（2）要求（1）先進(jìn)行系統(tǒng)分析，然后給出完整詳細(xì)的設(shè)計過程，可參見P59-61頁直流調(diào)速系統(tǒng)的模糊邏輯控制器設(shè)計過程；（2）提交完整的報告包括：封面(題目、個人學(xué)號姓名等信息)、目錄、任務(wù)要求敘述、系統(tǒng)分析及控制設(shè)計原理(包括控制系統(tǒng)原理圖及文字分析)、完整的設(shè)計實現(xiàn)過程(包括模糊控制器每部分的選擇與實現(xiàn)、計算、原理過程等)、仿真驗證(算法流程圖、軟件實現(xiàn)手段介紹、系統(tǒng)參數(shù)選擇、響應(yīng)曲線圖、結(jié)合調(diào)參對響應(yīng)曲線的影響給出必要的分

3、析)、討論與分析，其中對(b)(c)部分的分析字?jǐn)?shù)要求在500~2000字以內(nèi)；（3）提交可運行的軟件程序，計算機上可檢驗結(jié)果；必須在根目錄下附軟件/程序使用說明，運行說明(可能的話，附那些參數(shù)可調(diào)及具體效果的說明)。二．系統(tǒng)分析及控制設(shè)計原理模糊控制是以模糊集合論、模糊語言變量和模糊邏輯推理為基礎(chǔ)的一種計算機控制方法，作為智能控制的一個重要分支，在控制領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用。模糊控制的核心是模糊控制器，而模糊控制器的關(guān)鍵是模糊控制規(guī)則的確定，即模糊控制規(guī)則表，模糊控制規(guī)則表是根據(jù)專家或者操作者的手動控制經(jīng)驗總結(jié)出來的一系列控制規(guī)則。??由被控對象模型可知

4、，此對象為一個純延時的慣性環(huán)節(jié)，該系統(tǒng)可以設(shè)計為一個二維的單輸出模糊控制系統(tǒng)，它的輸入量是偏差E和偏差變化率ES，以控制量的變化值U作為輸出量，它比一維控制器有較好的控制效果，且易于計算機的實現(xiàn)。圖1.控制系統(tǒng)原理圖如上圖所示，e，de為輸入變量，k1，k2，k3精彩文檔實用標(biāo)準(zhǔn)文案是量化因子，模糊化模塊是把輸入量做相應(yīng)的處理，把其變化范圍映射到相應(yīng)的論域中，再把論域中的該輸入數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為相應(yīng)語言變量術(shù)語，并構(gòu)成模糊集合；控制規(guī)則則是對一系列條件進(jìn)行綜合評估，以得到一個定性的用語言表示的量，即所謂的模糊輸出量；精確化計算則把模糊控制量轉(zhuǎn)化為一個執(zhí)行機構(gòu)可

5、接受的執(zhí)行量。三．設(shè)計實現(xiàn)（1）確定輸入輸出變量這里我們可以選取標(biāo)準(zhǔn)的二維控制結(jié)構(gòu)，即輸入為誤差e和誤差變化es，輸出為控制量u。注意這里的變量還都是精確量。相應(yīng)的模糊量為E，ES和U，我們可以選擇增加輸入(Add?Variable)來實現(xiàn)雙入單出控制結(jié)構(gòu)。首先我們要確定描述輸入輸出變量語言值的模糊子集，如{NB，NS，ZO，PS，PB}，并設(shè)置輸入輸出變量的論域，例如我們可以設(shè)置誤差E（此時為模糊量）、誤差變化ES、控制量U的論域均為[-3,3]；然后我們?yōu)槟：Z言變量選取相應(yīng)的隸屬度函數(shù)。?a)的隸屬度函數(shù)圖2.E的隸屬度函數(shù)b)的隸屬度函數(shù)精彩文

6、檔實用標(biāo)準(zhǔn)文案圖3.ES的隸屬度函數(shù)a)的隸屬度函數(shù)圖4.U的隸屬度函數(shù)（2）設(shè)計控制規(guī)則精彩文檔實用標(biāo)準(zhǔn)文案圖5.添加控制規(guī)則NB、NS、ZE、PS、PB分別表示負(fù)大，負(fù)小，零，正小，正大。表1.模糊控制規(guī)則表ES/SNBNSZEPSPBNBPBPBPBPSNBNSPBPSPSZENBZEPBPSZENSNBPSPBZENSNSNBPBPBNSNBNBNB（3）輸出量精確化（重心法）精彩文檔實用標(biāo)準(zhǔn)文案圖6.用重心法使得輸出量精確化四．仿真驗證圖7.系統(tǒng)仿真圖在MATLAB軟件中建立如上圖的Simulink仿真系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。由于論域范圍均為[-3，3]，

7、而實際誤差的范圍是[-30，30]，誤差變化率范圍大概是[-300，300]。模糊邏輯控制器比例因子的選取對于模糊控制器的控制效果有很大的影響，因此要根據(jù)實際情況選擇。如圖，紅色線為普通PID響應(yīng)曲線，黃色線為模糊控制的PID控制器響應(yīng)曲線，仿真結(jié)果較理想。精彩文檔實用標(biāo)準(zhǔn)文案圖8.系統(tǒng)響應(yīng)圖a)改變圖9.=0.2時系統(tǒng)響應(yīng)圖精彩文檔實用標(biāo)準(zhǔn)文案圖10.=0.3時系統(tǒng)響應(yīng)圖圖11.=0.5時系統(tǒng)響應(yīng)圖由此可以看出越大，系統(tǒng)調(diào)節(jié)時間越短;過大，系統(tǒng)上升速率過大，產(chǎn)生的超調(diào)過大，進(jìn)入穩(wěn)態(tài)的時間加長，甚至產(chǎn)生振蕩乃至系統(tǒng)不穩(wěn)定;而若過小，調(diào)節(jié)時間變長。a)保

8、持=0.33；改變精彩文檔實用標(biāo)準(zhǔn)文案圖12.=0.01時系統(tǒng)響應(yīng)圖圖13.=0.03時系統(tǒng)響