模糊控制详细讲解实例

1、实用标准文案一、速度控制算法：首先定义速度偏差 -50 km/h e（k）50km/h ，-20 ec（i）= e（k）- e（k-1 ） 20 ，阀值 eswith =10km/h设计思想 ：油门控制采用增量式 PID 控制算法 ,刹车控制采用模糊控制算法，最 后通过选择规则进行选择控制量输入。选择规则 ：e（k ）0 e （k）- e swith and throttlr_1 0 选择油门控制 否则：先将油门控制量置 0 ，再选择刹车控制0e （k） 先选择刹车控制，再选择油门控制e（k ）=0 直接跳出选择刹车控制： 刹车采用模糊控制算法1. 确定模糊语言变量e基本论域取 -50,50

2、，ec基本论域取 -20,20 ，刹车控制量输出 u 基本论域取 -30,30 ，这里我将这三个变量按照下面的公式进行离散化：b2na(xba)其中， x a,b ，n 为离散度E、ec 和 u 均取离散度 n=3 ，离散化后得到三个量的语言值论域分别为：E=EC=U=-3,-2,-1,0,1,2,3其对应语言值为 NB,NM,NS,ZO, PS,PM,PB 2. 确定隶属度函数E/EC和U 取相同的隶属度函数即：精彩文档实用标准文案uE EC Ug(x, 5, 1) trig (x, 3, 2,0) trig (x, 3, 1,1) trig (x, 2,0, 2) trig (x, 1,1

3、,3) trig ( x,0, 2,3) g ( x,1,5)说明：边界选择钟形隶属度函数，中间选用三角形隶属度函数，图像略实际 EC和 E输入值若超出论域范围，则取相应的端点值。3. 模糊控制规则由隶属度函数可以得到语言值隶属度（通过图像直接可以看出）如下表：表1：E/EC和U 语言值隶属度向量表-3-2-10123NB10.00000P05NM010.0000P15NS00.10.000P255ZO000.10.00P355PS0000.10.0P455PM00000.10P55PB000000.1P65设置模糊规则库如下表：表 2 ：模糊规则表UENBNMNSZOPSPMPBNBPBPB

4、PMPMPSZOZO精彩文档实用标准文案ECNMPBPMPMPSZOZONSNSPMPMPSPSZONSNSZOPMPSPSZOZONSNMPSPSPSZOZOZONSNMPMPSZOZOZONSNMNBPBZOZOZONS*NMNMNB3.模糊推理由模糊规则表 3 可以知道输入 E 与 EC 和输出 U 的模糊关系，这里我取两个 例子做模糊推理如下：if (E is NB) and (EC is NM) then (U is PB) 那么他的模糊关系子矩阵为：R1 RE1 REC2 RU1其中， RE1 P0 (1,0.5,0, ,0)17,即表 1中 NB 对应行向量，同理可以得到，REC

5、2 P1 (0,1,0.5,0, ,0)1 7 ,RU1 P0(1,0.5,0,0)1 7010.50000.50.500RE1 REC2 (1,0.5,0, ,0)( 0,1,0.5,0,0) 000000000077RE1 EC 2 (0,1,0.5,0,0,0,0,0,0.5,0.5,0, ,0)1 490000010.5000R1 RE 1EC 2 RU1 (0,1,0.5, ,0) (1,0.5,0, ,0) 0.50.500000000精彩文档实用标准文案if (E is NVB or NB) and (EC is NVB) then (U is PVB)R2 RE1 REC1 R

6、U1 结果略按此法可得到 27 个关系子矩阵，对所有子矩阵取并集得到模糊关系矩阵如 下：R R1 R2Ri (i 1,2, ,27)由 R 可以得到模拟量输出为：U (E EC)oR4. 去模糊化由上面得到的模拟量输出为 17 的模糊向量，每一行的行元素( u ( zij ) 对应相应的离散变量 zj，则可通过加权平均法公式解模糊：21u(zij )zju i 021(i j 1,2, ,21)u(zij )i0从而得到实际刹车控制量的精确值 u 。油门控制：油门控制采用增量式 PID 控制，即：u(k) u(k 1) (kp ki kd)e(k) ( kp 2kd )e(k 1) kde(k

7、 2)只需要设置 kp、 ki 、kd 三个参数即可输出油门控制量。 二、程序实现及参数调节 clear all%*模糊算法%/* 隶属度向量*%精彩文档实用标准文案P0=1,0.5,0,0,0,0,0; %*NBP1=0,1,0.5,0,0,0,0; %*NMP2=0,0.5,1,0.5,0,0,0; %*NSP3=0,0,0.5,1,0.5,0,0; %*ZOP4=0,0,0,0.5,1,0.5,0; %*PSP5=0,0,0,0,0.5,1,0; %*PMP6=0,0,0,0,0,0.5,1; %*PB%*语言值 *%NB=-3;NM=-2;NS=-1;ZO=0;PS=1;PM=2;PB

8、=3;%/* 模糊规则表 *%Pg=PB PB PM PM PS ZO ZO;PB PM PM PS ZO ZO NS;PM PM PS PS ZO NS NS;PM PS PS ZO ZO NS NM;PS PS ZO ZO ZO NS NM;PS ZO ZO ZO NS NM NB;ZO ZO ZO NS NM NM NB;%/* 根据规则表计算模糊关系矩阵 *%R1_=dikaer(xbing(P0,P1),7,P0,7);R1_=reshape(R1_,1,49);R1=dikaer(R1_,49,P6,7);R2_=dikaer(xbing(P2,P3),7,P0,7);精彩文档实用

9、标准文案R2_=reshape(R2_,1,49);R2=dikaer(R2_,49,P5,7);R3_=dikaer(P0,7,P1,7);R3_=reshape(R3_,1,49);R3=dikaer(R2_,49,P6,7);R4_=dikaer(xbing(P1,P2),7,P1,7);R4_=reshape(R4_,1,49);R4=dikaer(R4_,49,P5,7);R5_=dikaer(P3,7,P1,7);R5_=reshape(R5_,1,49);R5=dikaer(R5_,49,P4,7);R6_=dikaer(xbing(P0,P1),7,P2,7);R6_=resh

10、ape(R6_,1,49);R6=dikaer(R6_,49,P5,7);R7_=dikaer(xbing(P2,P3),7,P2,7);R7_=reshape(R7_,1,49);R7=dikaer(R7_,49,P4,7);R8_=dikaer(P0,7,P3,7);R8_=reshape(R8_,1,49);R8=dikaer(R8_,49,P5,7);R9_=dikaer(xbing(P1,P2),7,P3,7);R9_=reshape(R9_,1,49);精彩文档实用标准文案R9=dikaer(R9_,49,P4,7);R10_=dikaer(P3,7,P3,7);R10_=resh

11、ape(R10_,1,49);R10=dikaer(R10_,49,P3,7);R11_=dikaer(xbing(P0,P1),7,P4,7);R11_=reshape(R11_,1,49);R11=dikaer(R11_,49,P4,7);P45=xbing(P4,P5);R12_=dikaer(xbing(P2,P3),7,P45,7);R12_=reshape(R12_,1,49);R12=dikaer(R12_,49,P3,7);R13_=dikaer(P0,7,P5,7);R13_=reshape(R13_,1,49);R13=dikaer(R13_,49,P4,7);R14_=d

12、ikaer(P1,7,P5,7);R14_=reshape(R14_,1,49);R14=dikaer(R14_,49,P3,7);P01=xbing(P0,P1);R15_=dikaer(xbing(P01,P2),7,P6,7);R15_=reshape(R15_,1,49);R15=dikaer(R15_,49,P3,7);R16_=dikaer(P3,7,P6,7);精彩文档实用标准文案R16_=reshape(R16_,1,49);R16=dikaer(R16_,49,P2,7);R17_=dikaer(P4,7,P0,7);R17_=reshape(R17_,1,49);R17=d

13、ikaer(R17_,49,P4,7);R18_=dikaer(xbing(P5,P6),7,P0,7);R18_=reshape(R18_,1,49);R18=dikaer(R18_,49,P3,7);R19_=dikaer(xbing(P4,P5),7,P1,7);R19_=reshape(R19_,1,49);R19=dikaer(R19_,49,P3,7);R20_=dikaer(P6,7,xbing(P1,P2),7);R20_=reshape(R20_,1,49);R20=dikaer(R20_,49,P2,7);P23=xbing(P2,P3);R21_=dikaer(P4,7,

14、xbing(P23,P4),7);R21_=reshape(R21_,1,49);R21=dikaer(R21_,49,P3,7);R22_=dikaer(P5,7,xbing(P23,P4),7);R22_=reshape(R22_,1,49);R22=dikaer(R22_,49,P2,7);R23_=dikaer(P6,7,xbing(P3,P4),7);精彩文档实用标准文案R23_=reshape(R23_,1,49);R23=dikaer(R23_,49,P1,7);R24_=dikaer(P4,7,P5,7);R24_=reshape(R24_,1,49);R24=dikaer(R

15、24_,49,P2,7);R25_=dikaer(P5,7,P5,7);R25_=reshape(R25_,1,49);R25=dikaer(R25_,49,P1,7);R26_=dikaer(P6,7,xbing(P6,P5),7);R26_=reshape(R26_,1,49);R26=dikaer(R26_,49,P0,7);R27_=dikaer(xbing(P4,P5),7,P6,7);R27_=reshape(R27_,1,49);R27=dikaer(R27_,49,P1,7);m=R1,R2,R3,R4,R5,R6,R7,R8,R9,R10,R11,R12,R13,R14,R1

16、5,R16,R17,R18,R19,R20,R21,R22,R23,R24,R25,R26,R27;R=bingji(m);%* 初始化参量e=0;ec=0;y_1=0;y_2=0;u=0;u_1=0;u_2=0;u_3=0;e_1=0;e_2=0;Eswith=10;throttle_1=0;brake_1=0;x=0 0 0;精彩文档实用标准文案ts=0.001;sys=tf(1,1,2,1, inputdelay ,0.5);dsys=c2d(sys,ts, zoh );num,den=tfdata(dsys, v );for k=1:1:40000%* 控制系统time(k)=k*ts

17、;if (k2000)throttle=2000;end%* 刹车控制 %/* 压缩输入变量 *% E=lisan(-50,50,3,e);EC=lisan(-20,20,3,ec);%/* 计算实际输入变量隶属度向量 *%E_R(1)=lbell(E,1,4,-3);E_R(2)=trig(E,-3,-2,0);E_R(3)=trig(E,-3,-1,1);E_R(4)=trig(E,-2,0,2);E_R(5)=trig(E,-1,1,3);E_R(6)=trig(E,0,2,3);E_R(7)=rbell(E,1,4,3);精彩文档O_1OLI 芥 LI21O(LI21OLI芥 V21O

18、)J一(0:210) 一 一 (_MS 山人)七(0V)七*、-L总zrln-coo9 Lo9v)ues 匸 N leq% 栄栄栄栄栄 11*、_eln)ue Eullnc?Mln)xee 丄 InRE6 寸一 LMn) eMPirBMInOTpl/LMInodeLlsalHLMIn pDrlomzttfuxeeMPHLMIn % * * LO70LQ山)_oq卜)Ml。山 0ZOQ山)6匸芥(9)比|。山 Lvo山)6匸芥(9)比|。山Gowo山)6匸芥(寸)MIO山 uveQ山)6匸芥5比|。山 ezeQ山)6匸芥SMI0 山 寸Q山)_oqlr(L)MIO5 旺U实用标准文案u=throttle;Q(k)=u;W(k)=0;elsethrottle=0;throttle_1=throttle;u=throttle;Q(k)=u;W(k)=0;end elseif (throttle_1=0)brake_1=brake;u=brake;W(k)=u;Q(k)=0;elsethrottle=0;throttle_1=throttle;u=throttle;Q(k)=u;W(k)=0;精彩文档实用标准文案endendelseif(e=0)if (