智能控制课后仿真

1、智能控制课后仿真报告院（系）：电气与控制工程学院专业班级：自动化1301班姓 名：光辉学 号：1306050115题目2-3 :求二阶传递函数的阶跃相应Gp(S)取采样时间为PS2 25S1ms进行离散化。参照专家控制仿真程序，设计专家PID控制器，并进行MATLAB仿真。专家PID控制MATLAB仿真程序清单：%Exoert PID Con trollerclear all; %清理数据库中所有数据close all;%关闭所有界面图形ts=O.OO1; %对象采样时间，1mssys=tf(,1,25,0); %受控对象的传递函数dsys=c2d(sys,ts, 'z');

2、%连续系统转化为离散系统num,den=tfdata(dsys, 'v');%离散化后参数，得num 和 den 值u_仁0;u_2=0; %设定初值，u_1是第(k-1)步控制器输岀量y_仁0;y_2=0; %设定初值，y_1是第(k-1)步系统对象输岀量x=0,0,0' %设定误差x1误差导数x2误差积分x3变量初值x2_1=0; %设定误差导数x2_1的初值kp=0.6; %设定比例环节系数ki=0.03; %设定积分环节系数kd=0.01; %设定微分环节系数error_仁0; %设定误差error_1的初值for k=1:1:5000 %for循环开始，k从1

3、变化到500，每步的增量为1time(k)=k*ts; % 仿真时长0.001 0.5sr(k)=1.0; %Tracing Step Signal 系统输入信号u(k)=kp*x(1)+kd*x (2)+ki*x(3);%PID Con trollerPID 控制器%Expert con trol rule%Rule1:U nclosed control rule 规则 1:开环控制if abs(x(1)>0.8 %if循环开始，产生式规则，if.then.；误差的绝对值大于u(k)=0.45; %控制器输岀量等于elseif abs(x(1)>0.40u(k)=0.40;els

4、eif abs(x(1)>0.20u(k)=0.12;elseif abs(x(1)>0.01u(k)=0.10;end%if循环结束%Rule2 规贝U 2if x(1)*x(2)>0|(x(2)=0) %if循环开始，如果误差增大或不变if abs(x(1)>=0.05 %嵌if循环开始，如果误差绝对值大于u(k)=u_1+2*kp*x(1);%控制器输岀量施加较强控制else%否则u(k)=u_1+0.4*kp*x(1); %控制器输出量施加一般控制 end% 嵌 if 循环结束end%if 循环结束%Rule3 规则 3if (x(1)*x(2)<0&am

5、p;x(2)*x2_1>0)|(x(1)=0) %if 循环开始，如果误差减小或消除 u(k)=u(k); %控制器输出量不变end%if 循环结束%Rule4 规则 4if x(1)*x(2)<0&x(2)*x2_1<0 %if 循环开始，如果误差处于极值状态if abs(x(1)>=0.05 %嵌 if 循环开始，如果误差绝对值大于 u(k)=u_1+2*kp*error_1; %控制器输出量施加较强控制else%否则u(k)=u_1+0.6*kp*error_1; %控制器输出量施加一般控制 end% 嵌 if 循环结束end%if 循环结束%Rule5:

6、Integration separation PI control 规则 5;运用 PI 控制来消除误差if abs(x(1)<=0.001 %if 循环开始如果误差绝对值小于(很小) u(k)=0.5*x(1)+0.*x(3); %控制器输出量用比例和积分输出 end%if 循环结束%Restricting the output of controller 对控制输出设限if u(k)>=10u(k)=10; %设控制器输出量上限值endif u(k)<=-10u(k)=-10; %设控制器输出量下限值end%Linear model Z 变化后系统的线性模型 y(k)=-

7、den(2)*y_1-den(3)*y_2+num(1)*u(k)+num(2)*u_1+num(3)*u_2; error(k)=r(k)-y(k); % 系统误差 error 的表达式，等于系统输入减去输出%Return of parameters% 每步计算时的参数更新u_2=u_1;u_1=u(k); %u(k) 代替 u_1 y_2=y_1;y_1=y(k); %y(k) 代替 y_1x(1)=error(k); %Calculating P 赋误差 error 值于 x1 x2_1=x(2); %赋值前步计算时的误差导数 X2 的值等于 X2_1x(2)=(error(k)-err

8、or_1)/ts; % Calculating D 求误差导数 x2，用于下一步的计算 x(3)=x(3)+error(k)*ts; % Calculating I 求误差积分 x3 error_1=error(k); %赋误差 error 值于 error_1end%for 循环结束，整个仿真时长计算全部结束figure(1); %图形 1plot(time,r, 'b',time,y, 'r');%画图，以时间为横坐标，分别画岀系统输入、输岀随时间的变化曲线xlabel( 'time(s)' );ylabel( 'r,y');

9、%标注坐标figure(2); %图形 2plot(time,r-y, 'r');%画r-y,即误差随时间的变化曲线xlabel('time(s)' );ylabel( 'error'); %标注坐标专家PID控制MATLAB仿真程序过程及结果:1.在MATLAB编辑环境下编写专家 PID控制仿真程序2.编译运行程序后Figure1 :Xlki 0軟 B超 .13耳 n j £ k -国二就-二 qZE洋iwisiPID控制阶跃响应曲线Figure2 :it flwe- m反 够 唱 xmo ip =翌 冲 l： N丄k葩岂小旨IIY-

10、：! E 口误差响应随时间变化曲线题目3-4 :如果A1匹且b0.iXiX2yiA °8 °且Bi0.50.20x1 x2yi yy305丄，则c 02丄。现已知 y yzi Z2利用模糊推理公式(3.27 )和(3.28)求Ci，并采用MATLAB进行仿真。模糊推理MATLAB仿真程序清单：clear all; %清理数据库中所有数据close all;%关闭所有界面图形 ？A=1;0.5; %输入各元素在 A中的隶属度B=0.1,0.5,1; %输入各元素在 B中的隶属度C=0.2,1; %输入各元素在 C中的隶属度%Compound of A and B%合成 A 和

11、 Bfor i=1:2 %A矩阵的行数取值ifor j=1:3 %B矩阵的列数取值 jAB(i,j)=min(A(i),B(j);%实现 A，B 的“与”关系endend%Transfer to Column % 转换列向量T1=; %定义转置矩阵 T1for i=1:2 %AB矩阵的行数取值 iT1= T1;AB(i,:)'%转置 AB 矩阵end%Get fuzzy R %确立模糊关系矩阵Rfor i=1:6%R矩阵列数取值ifor j=1:2 %R矩阵行数取值jR(i,j)=mi n( T1(i),C(j)； % 确定模糊关系矩阵Rendend%A仁0.8,0.1; %输入各元素

12、在 A1中的隶属度B仁0.5,0.2,0; %输入各元素在 B1中的隶属度for i=1:2 %A1矩阵的行数取值 ifor j=1:3 %B1矩阵的行数取值jAB1(i,j)=min(A1(i),B1(j);%实现 A1 和 B1 的“与”关系endend%Transfer to Row%转换行向量T2=; %定义转置矩阵 T2for i=1:2%AB1矩阵的行数取值 iT2=T2,AB1(i,:);%扩展 A1B1 矩阵end%Get output C1% 确定输岀for i=1:6 %转置矩阵T2列数取值for j=1:2 %模糊矩阵R行数取值D(i,j)=mi n(T2(i),R(i,

13、j);C1(j)=max(D(:,j); %输岀 C1 矩阵endend模糊推理MATLAB仿真程序过程及结果：1. 在MATLAB编辑环境下编写模糊推理仿真程序2. 编译运行程序后AB与关系：T1覧AB1釁A 川刘闢 #日j 2k3 dojble112340,1000.5TO012(M0CD0.5CMM0.50003456转置矩阵T1 :变量T1T1 - | AB1AI i I 6x1 double12320.5OTQ31450.5000&0.50001模糊矩阵R:疋妲_RHT1AB1 xl A1闭L0 6x2 double12310-1阀OJOOO20,20000500030.20

14、0014OJOOOOJOOO50.20000.500060.20000.5000A1B1与关系:*变量-AB11 1T1E1田 2x3 double12310.500C|0.200002OJWOOJOOO034转置矩阵T2 :输出矩阵C1 :题目4-3 :已知某一炉温控制系统，要求温度保持在 600C恒定。针对该控制系统有以下控制经验：(1) 若炉温低于600 C，则升压；低得越多升压越高。(2) 若炉温高于600C，则降压；高得越多降压越低。(3) 若炉温等于600C，则保持电压不变。设模糊控制器为一维控制器，输入语言变量为误差，输出为 控制电压。输入、输出变量的量化等级为7级，取5个模糊集

15、。试设计隶属度函数误差变化划分表、控制电压变化划分表和模糊控制规则表。解：输入（e）以及输出（U分为5个模糊集：NB、NS、ZO、PS、PB。输入变量（e）以及输出变量（u）分为7个 等级：-3、-2、-1、0、+1、+2、+3。炉温变化e划分表隶属度变化等级-3-2-10123模糊集PB000000.51PS000010.50ZO000.510.500NS00.510000NB10.500000控制电压变化划分表隶属度变化等级-3-2-10123模糊集PB000000.51PS000010.50ZO000.510.500NS00.510000NB10.500000模糊控制规则表若（IF ）N

16、BeNSeZOePSePBe则(THEN )NBuNSuZOuPSuPBu炉温模糊控制MATLAB仿真程序清单:%Fuzzy Con trol for fur nace temperatureclear all; %清理数据库中所有数据close all;%关闭所有界面图形a=newfis( 'fuzz_temperature');%模糊炉温a=addvar(a,' in put','e',-3,3); %Parameter e 输入参数 e 的取值围a=addmf(a,'input' ,1,'NB' ,'

17、zmf'，-3,-1);a=addmf(a,' in put' ,1,'NS','trimf，-3,-1,1);a=addmf(a, 'input' ,1,'Z','trimf，-2,0,2);a=addmf(a,' in put' ,1,'PS','trimf'，-1,1,3);a=addmf(a, 'input' ,1,'PB','smf' ,1,3);a=addvar(a,'output'

18、,'u',-3,3); %Parameter u 输岀参数 u 的取值围a=addmf(a,'output' ,1,'NB','zmf'，-3,-1);a=addmf(a, 'output' ,1,'NS','trimf'，-3,-2,1);a=addmf(a,'output' ,1,'Z','trimf'，-2,0,2);a=addmf(a,'output' ,1,'PS','trimf'

19、;，-1,2,3);a=addmf(a, 'output' ,1,'PB','smf' ,1,3);rulelist=1 1 1 1; %Edit?rule?base 编辑规则库2 2 1 1;3 3 1 1;4 4 1 1;5 5 1 1;a=addrule(a,rulelist);a1=setfis(a,'DefuzzMethod' ,'mom'); %Defuzzywritefis(a1, 'temperature');%Save to fuzzy file "temperature

20、.fis" 保存模糊文件 "temperature.fis" a2=readfis( 'temperature');figure(1); % 图形 1plotfis(a2); % 画图figure(2); % 图形 2plotmf(a, 'input' ,1);%画图figure(3); % 图形 3plotmf(a, 'output' ,1);%画图flag=1; %设标志位1if flag=1 %如果标志位为 1showrule(a) %Show fuzzy rule base 显示模糊规则库ruleview( 'temperature');%Dynamic Simulation 动态模拟 end%结束disp('')；disp('fuzzy?c on troller?table:e=-3,+3,u=-3,+3');disp('');for i=1:1:7e(i )=i-4