模糊控制理论上机作业讲解

1、83上机作业讲解大作业: 设三个被控对象的传递函数分别为 I. 选择传递函数(1) 首先设计常规PD控制器，尽量满足参考指标；(2) 将PD控制器输入输出数据作为专家操作试验数据，分别设计Mamdany型和T-S型模糊控制器，进行仿真计算； 对模糊控制器，考虑以下因素对系统性能的影响 模糊控制器方案的选择； 语言变量取法； 论域的划分； 模糊子集（隶属函数）的形状和分布。(3) 比较PD、Mamdany型和T-S型模糊控制器下系统的性能。II. 参考性能指标: (1) r(t)=1(t) 时稳态误差为0 ; (2) 超调量不超过5 % ; (3) 调节时间不超过2秒。 确定控制方案, 设计模糊

2、控制器.要求: 设计仿真框图, 编制程序, 给出计算结果及曲线。（1） 仿真框图（2） 输入输出语言变量的语言值分布图（3） 模糊控制规则表面图（4） 阶跃响应曲线（5） 性能指标值（稳态误差，超调量，调节时间）模糊控制系统设计1系统结构确定2控制规则获取（借助于PD控制器）； 3定义基本论域，调整语言变量的语言值；4仿真计算，给出结果(仿真图，语言值分布图，控制规则图，系统动、静态指标)。 模糊控制系统仿真 I:fuzzy上机作业讲解例1 用fuzzy工具箱构建FIS1PD仿真，定基本论域 I:fuzzy模糊控制演示程序：shiyan01. mdl2建立模糊模型3建立模糊控制器4仿真检验例2

3、 用fuzzy程序构建FIS1PD仿真，定基本论域 I:fuzzy模糊控制演示程序：shiyan02. mdl2建立模糊模型3建立模糊控制器 I:fuzzy模糊控制演示程序：shiyan02. mdl4修正论域及语言值分布5仿真检验例3 构建T-S模糊模型1确定各模糊条件语言的后件函数 2建立模糊模型3建立模糊控制器 I:fuzzy模糊控制演示程序：shiyan02. mdl4仿真检验例1 用Fuzzy工具箱建立模糊控制器(Mamdani)控制规则表1：fuzzy01U ECEec1-1.0ec20.0ec31.0e1 -1.03.65 u52.3 u40.95 u3e2 0.01.35 u4

4、0.0 u3-1.35 u2e3 1.0-0.95 u3-2.3 u2-3.65 u1输出语言变量的语言值Uu1u2u3u4u5控制规则表1：U ECEec1ec2ec3e1u5u4u3e2u4u3u2e3u3u2u1例2 用程序建立模糊控制器(Mamdani)控制规则表2：shiyan1U ECEec1-1.0ec2-0.5ec30.0ec40.5ec51.0e1 -1.03.46 u52.88 u52.30 u41.72 u41.14 u4e2 -0.52.31 u41.73 u41.15 u40.57 u30.01 u3e3 0.01.16 u40.58 u30.00 u3-0.58 u

5、3-1.16 u2e4 0.5-0.01 u3-0.57 u3-1.15 u2-1.73 u2-2.31 u2e5 1.0-1.14 u2-1.72 u2-2.30 u2-2.88 u1-3.46 u1输出语言变量的语言值Uu1u2u3u4u5控制规则表2：U ECEec1ec2ec3ec4ec5e1u5u5u4u4u4e2u4u4u4u3u3e3u4u4u3u2u2e4u3u3u2u2u2e5u2u2u2u1u1clear;clc;a=newfis(fis1);a=addvar(a,input,e,-3 7);a=addmf(a,input,1,负大,gaussmf,0.3,-3);a=ad

6、dmf(a,input,1,负小,gaussmf,0.3,0);a=addmf(a,input,1,零,gaussmf,0.3,2);a=addmf(a,input,1,正小,gaussmf,0.3,4);a=addmf(a,input,1,正大,gaussmf,0.3,7);plotmf(a,input,1);pause;a=addvar(a,input,ec,-2 4);a=addmf(a,input,2,负大,gaussmf,0.3,-2);a=addmf(a,input,2,负小,gaussmf,0.3,0);a=addmf(a,input,2,零,gaussmf,0.3,1);a=a

7、ddmf(a,input,2,正小,gaussmf,0.3,2);a=addmf(a,input,2,正大,gaussmf,0.3,4);plotmf(a,input,2);pause;a=addvar(a,output,u,-5 5);a=addmf(a,output,1,负大,gaussmf,0.3,-5);a=addmf(a,output,1,负小,gaussmf,0.3,-1.5);a=addmf(a,output,1,零,gaussmf,0.3,0);a=addmf(a,output,1,正小,gaussmf,0.3,1.5);a=addmf(a,output,1,正大,gaussm

8、f,0.3,5);plotmf(a,output,1);pause; 控制规则表2U ECEec1ec2ec3ec4ec5e1u5u5u4u4u4e2u4u4u4u3u3e3u4u4u3u2u2e4u4u3u3u3u2e5u2u2u2u1u1 “E”值， “EC”值， “U”值， 语句权系数， “and”rulelist=1 1 5 1 1; 1 2 5 1 1; 1 3 4 1 1; 1 4 4 1 1; 1 5 4 1 1; 2 1 4 1 1; 2 2 4 1 1; 2 3 4 1 1; 2 4 3 1 1; 2 5 3 1 1; 3 1 4 1 1; 3 2 3 1 1; 3 3 3

9、1 1; 3 4 3 1 1; 3 5 2 1 1; 4 1 3 1 1; 4 2 3 1 1; 4 3 2 1 1; 4 4 2 1 1; 4 5 2 1 1; 5 1 2 1 1; 5 2 2 1 1; 5 3 2 1 1; 5 4 1 1 1; 5 5 1 1 1;a=addrule(a,rulelist);%gensurf(a);pause;fuzzy;shiyan02;% lffz;例3建立模糊控制器(Sugeno)控制规则表3：u=a.e+b.ec+cU ECEec1ec2ec3e1u1= 3u2=-2.3e+1u3= -1e2u4=-1.16ec+2u5=-2.3e-1.16ecu6=-1.16ec-2e3u7= 1u8=-2.3e-1u9= -3上机作业: 设三个被控对象的传递函数分别为 III. 选择其中之一, 分别为其设计常规PD控制器和模糊控制器(E,ECU), 比较两者性能. 对模糊控制器，考虑以下因素对系统性能的影响, 模糊控制器方案的选择; 语言变量取法; 论域的划分; 模糊子集（隶属函数）的形状和分布;IV. 参考性能指标: (1) r(t)=1(t) 时稳态误差为0 ; (2) 超调量不超过5 % ; (3) 调节时间不超过2秒. 确定控制方案, 设计模糊控制器