Simulink模糊控制教程.ppt

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1、1MATLAB應用技術清華大學出版社26MATLAB與模糊控制系統(tǒng)36．1模糊系統(tǒng)的MATLAB實現(xiàn)6．1．1模糊集簡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上的一個模糊集A，對于任意，都指定了一個數(shù)，叫做x對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模糊邏輯運算與運算或運算非運算直積邏輯與（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)驗和知識，規(guī)則是否正確反映人類專家的經(jīng)驗和知識更新，是否能反映對象的特性，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”，前提由對模糊語言變量的語言什描述構成，如“溫度較高”，“壓力較低”等，結論由對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許多知識的描述和記憶習慣的。模糊規(guī)則的建立①總結操作人員工、專家的經(jīng)驗和知

3、識。②基于過程的模糊模型。③基于學習的方法。7最簡單的if…then規(guī)則的形式是：“如果x是A，則y是B?！睆秃闲偷膇f…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部分是結論或后件。輸入模糊化確定出if…then規(guī)則前提中每個命題或斷言為真的程度（即隸屬度）。應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、整個前提為真的程度（即整個前提的隸屬度）。應用蘊含算子由前提的隸屬度和蘊含琥子，可以確定出結論為真的程度（即結論的隸屬度）。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。模糊推理包括五個方面：（1）輸入變量模糊化，即把確定的輸入轉化為由隸屬度描述的模糊集。（2）在模糊規(guī)則的前件中應用模糊算子（與、或、非）。（3）根據(jù)模糊蘊含運算由前提推斷結論。（4）合成每一個規(guī)則的結論部分，得出總的結論。（5）反模糊化，即把輸出的模糊量轉化為確定的輸出。96模糊控制在自動控制理論中，控制器的分析與綜合依賴于精確的數(shù)學模型。而系統(tǒng)在實際運行過程中，人們將觀察到的過程輸出與設定值比較，得到過程

5、輸出偏離設定值程度的模糊語義描述或過程輸出偏離設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，轉化為一精確的控制量，實現(xiàn)整個控制過程，以模糊集和模糊推理為基礎，對上述手工操作過程進行建模，即可得到期模糊控制器。106．1．2模糊推理系統(tǒng)與MATLAB的應用1模糊推理系統(tǒng)結構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)有五個過程：輸入變量的模糊化、模糊關系運算、模糊合成運算

6、、不同規(guī)則結果的綜合、去模糊化。（1）輸入模糊化（2）輸入模糊集合的合成運算（3）模糊蘊含方法（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現(xiàn)，方法簡單并且直觀，也可利用MATLAB提供的命令行方式的模糊邏輯函數(shù)編輯實現(xiàn)，有利于比較復雜的模糊推系統(tǒng)。1圖形界面工具箱簡介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