先进控制实验报告

1、先进控制实验报告班级：自121姓名：张伟琦学号：120941项目预习操作报告总评得分实验一、Matlab M文件基本编程与常规PID实验(一) 实验目的：1、掌握Matlab M文件基本编程方法以及基本函数的使用。2、掌握利用Matlab M文件建立常规系统的线性建模。3、掌握利用Matlab M文件编写PID控制程序。4、针对以上编写的PID程序进行PID参数的调整，理解PID三个参数对系统性 能的影响。(二) 实验内容：1、线性系统建模实验。2、增量式PID的编程实验。(三) 实验程序：clear all;close all;ts=O.OO1;% 采样时间sys=tf(5.235e005,

2、1,87.35,1.047e004,0);% 定义 括号里有几个数就有几阶连续系统 dsys=c2d(sys,ts,'z');%连续到离散num,den=tfdata(dsys,'v');%分子分母取值把上边系数存DATA里Kp=0.45;Ki=0.00001;Kd=0.001;U_1=0;U_2=0;U_3=0;Y_1=0;Y_2=0;Y_3=0;e_仁 0;e_2=0;A=Kp+Ki+Kd;B=-Kp-2*Kd;C=Kd;for k=1:1:1500%k=1 以 1 为增量增到 1500rin(k)=1;% 信号time(k)=k*ts;yout(k)=-d

3、e n(2)*Y_1-de n( 3)*Y_2-de n(4)*Y_3+num(2)*U_1+ num(3) *U_2+num(4)*U_3;error(k)=ri n(k)-yout(k);u(k)=A*error(k)+B*e_1+C*e_2;u(k)=U_1+u(k);U_3=U_2;U_2=U_1;U_1=u(k);Y_3=Y_2;Y_2=Y_1;Y_ 仁yout(k);e_2=e_1;e_1=error(k);endfigure(1);%画图开图框plot(time,rin,'b',time,yout,'r');% 是颜色 time 是变量横坐标 ti

4、me 和 rin 长度要一样xlabel('time(s)'),ylabel('ri n, yout');(四) 实验结果：(五) 实验总结：经过这次实验，我不但复习了Matlab的基础知识并且学会了通过编写M文件来实现常规及增量式PID控制器的设计，针对不同的控制对象选择设定不同的控 制参数，来完成控制目标，使得控制系统达到理想的超调，稳态误差等。同时经 过老师的讲解，我不仅复习了 PID控制三个参数的意义还了解了增量式PID的原理与建模与推导过程，并通过 Matlab实现了此类PID控制，绘制了增量式PID 的阶跃响应曲线，得知了此类PID的优缺点。与书本上

5、的知识相对应使得我对PID控制的认知更加深刻。实验二、模糊控制实验(一) 实验目的：1、掌握模糊控制基本原理并编程实现。2、理解模糊PID控制基本原理并编程实现。(二) 实验内容：1、模糊控制编程实验。2、模糊PID控制编程实验。(三) 实验程序：clear all;clear all;a=n ewfis('fuzz_ljk');f1=1.0;a=addvar(a,'input','e',-3*f1,3*f1); a=addmf(a,'input',1,'NB','zmf',-3*f1,-1*f1)

6、; a=addmf(a,'input',1,'NM,','trimf',-3*f1,-2*f1,0); a=addmf(a,'input',1,'NS,','trimF,-3*f1,-1*f1,1*f1); a=addmf(a,'input',1,'Z,','trimf',-2*f1,0,2*f1); a=addmf(a,'input',1,'PS,','trimf',-1*f1,1*f1,3*f1); a=ad

7、dmf(a,'input',1,'PM,','trimf',0,2*f1,3*f1); a=addmf(a,'input',1,'PB,','smf',1*f1,3*f1);f2=1.0;a=addvar(a,' inp ut','ec',-3*f2,3*f2); a=addmf(a,'input',2,'NB','zmf',-3*f2,-1*f2); a=addmf(a,'input',2,'N

8、M,','trimf',-3*f2,-2*f2,0); a=addmf(a,'input',2,'NS,','trimf,-3*f2,-1*f2,1*f2); a=addmf(a,'input',2,' Z,','trimf',-2*f2,0,2*f2); a=addmf(a,'input',2,'PS,','trimf',-1*f2,1*f2,3*f2); a=addmf(a,'input',2,'PM,

9、9;,'trimf',0,2*f2,3*f2); a=addmf(a,'input',2,'PB,','smf',1*f2,3*f2);f3=0.1;a=addvar(a,'output','kp',-3*f1,3*f1); a=addmf(a,'output',1,'NB','zmf',-3*f1,-1*f1); a=addmf(a,'output',1,'NM,','trimf',-3*f1,-2*f

10、1,0); a=addmf(a,'output',1,'NS,','trimf',-3*f1,-1*f1,1*f1); a=addmf(a,'output',1,'Z,','trimf',-2*f1,0,2*f1); a=addmf(a,'output',1,'PS,','trimf',-1*f1,1*f1,3*f1); a=addmf(a,'output',1,'PM,','trimf',0,2*f1,

11、3*f1); a=addmf(a,'output',1,'PB,','smf',1*f1,3*f1);f4=0.02a=addvar(a,'output','ki',-3*f2,3*f2); a=addmf(a,'output',2,'NB','zmf',-3*f2,-1*f2); a=addmf(a,'output',2,'NM,','trimf',-3*f2,-2*f2,0); a=addmf(a,'outp

12、ut',2,'NS,','trimf',-3*f2,-1*f2,1*f2); a=addmf(a,'output',2,' Z,','trimf',-2*f2,0,2*f2); a=addmf(a,'output',2,'PS,','trimf',-1*f2,1*f2,3*f2); a=addmf(a,'output',2,'PM,','trimf',0,2*f2,3*f2); a=addmf(a,'ou

13、tput',2,'PB,','smf',1*f2,3*f2);f5=1a=addvar(a,'output','kd',-3*f2,3*f2); a=addmf(a,'output',3,'NB','zmf',-3*f2,-1*f2);a=addmf(a,'output',3,'NM,','trimf',-3*f2,-2*f2,0); a=addmf(a,'output',3,'NS,','

14、;trimf',-3*f2,-1*f2,1*f2); a=addmf(a,'output',3,' Z,','trimf',-2*f2,0,2*f2); a=addmf(a,'output',3,'PS,','trimf',-1*f2,1*f2,3*f2); a=addmf(a,'output',3,'PM,','trimf',0,2*f2,3*f2); a=addmf(a,'output',3,'PB,',&#

15、39;smf',1*f2,3*f2); rulelist=1 1 7 1 5 1 1;1 2 7 1 3 1 1;1 3 6 2 1 1 1;1 4 6 2 1 1 1;1 5 5 3 1 1 1;1 6 4 4 2 1 1;1 7 4 4 5 1 1;2 1 7 1 5 1 1;2 2 7 1 3 1 1;2 3 6 2 1 1 1;2 4 5 3 2 1 1;2 5 5 3 2 1 1;2 6 4 4 3 1 1;2 7 3 4 4 1 1;3 1 6 1 4 1 1;3 2 6 2 3 1 1;3 3 6 3 2 1 1;3 4 5 3 2 1 1;3 5 4 4 3 1 1;3

16、 6 3 5 3 1 1;3 7 3 5 4 1 1;4 1 6 2 4 1 1;4 2 6 2 3 1 1;4 3 5 3 3 1 1;4 4 4 4 3 1 1;4 5 3 5 3 1 1;4 6 2 6 3 1 1;4 7 2 6 4 1 1;5 1 5 2 4 1 1;5 2 5 3 4 1 1;5 3 4 4 4 1 1;5 4 3 5 4 1 1;5 5 3 5 4 1 1;5 6 2 6 4 1 1;5 7 2 7 4 1 1;6 1 5 4 7 1 1;6 2 4 4 5 1 1;6 3 3 5 5 1 1;6 4 2 5 5 1 1;6 5 2 6 5 1 1;6 6 2 7

17、 5 1 1;6 7 1 7 7 1 1;7 1 4 4 7 1 1;7 2 4 4 6 1 1;7 3 2 5 6 1 1;7 4 2 6 6 1 1;7 5 2 6 5 1 1;7 6 1 7 5 1 1;7 7 1 7 7 1 1;a=addrule(a,rulelist);a1= setfis(a,'DefuzzMethod','centroid');ts=0.001;%采 样时间sys=tf(5.235e005,1,87.35,1.047e004,0);定义 括号里有几个数就有几阶连续系统dsys=c2d(sys,ts,'z')连续到离

18、散num,den=tfdata(dsys,'v');分子分母取值把上边系数存DATA里Kp=0.50;Ki=0.001;Kd=0.0001;U_1=0; U_2=0;U_3=0;Y_1=0；Y_2=0;Y_3=0;e_仁0; e_2=0; ec_仁0;pid=0,0,0;kp0=0.3;ki0=0.06;kd0=3;A=Kp+Ki+Kd; B=-Kp-2*Kd; C=Kd;for k=1:1:2000%k=1 以 1 为增量增到 1500pid=evalfis(e_1 ec_1,a);kp=kp0+pid(1); ki=ki0+pid(2); kd=kd0+pid(3); ri

19、n(k)=1*sign(sin(1*2*pi*k*ts);time(k)=k*ts;yout(k)=-den(2)*Y_1-den(3)*Y_2-den(4)*Y_3+num(2)*U_1+num(3)*U_2+num(4)*U _3;error(k)=rin(k)-yout(k);u(k)=A*error(k)+B*e_1+C*e_2;u(k)=U_1+u(k);U_3=U_2;U_2=U_1;U_1=u(k);Y_3=Y_2;Y_2=Y_1;Y_ 仁y out(k);e_2=e_1;e_1=error(k); ec_1=error(k)-e_1;Endfigure(1);%画图开图框plo

20、t(time,rin,'b',time,yout,'r');%time是变量横坐标 time 和 rin 长度要一样 xlabel('time(s)'),ylabel('rin,yout');(四)实验结果：J File- Edit View Inscrt TqqIstopi Window HelpaI U 3 滋歌虫聆毎題 0 | a Q五）实验总结：通过该实验的练习让我对模糊控制有了深入的了解，知道了模糊控制的基 本思想和原理，熟悉了各种模糊控制系统工具箱函数的用法，加深了对模糊控制的理解和编程方法，对各种隶属度函数有了进一步

21、的理解，对模糊控制的应 用也有了更加直观的理解，也熟悉了 matlab软件的功能实验三、BP神经网络控制实验（一）实验目的：1、掌握BP神经网络基本原理。2、掌握基于BP神经网络的PID控制算法原理并编程实现（二）实验内容：1、BP神经网络分类编程实验。2、基于BP神经网络的PID控制算法编程实验。（三）实验程序：clear all;close all;clc;xite=0.25;alfa=0.05;S=1;IN=4;H=5;Out=3;if S=1wi=-0.6394 -0.2696 -0.3756 -0.7023;-0.8603 -0.2013 -0.5024 -0.2594;-1.074

22、9 0.5543 -1.6820 -0.5437;-0.3625 -0.0724 -0.6463 -0.2859;0.1425 0.0279 -0.5406 -0.7660;wi_1=wi;wi_2=wi;wi_3=wi;wo=0.7576 0.2616 0.5820 -0.1416 -0.1325;-0.1146 0.2949 0.8352 0.2205 0.4508;0.7201 0.4566 0.7672 0.4962 0.3632;wo_1=wo;wo_2=wo;wo_3=wo;endif S=2wi=-0.2846 0.2193 -0.5097 -1.0668;-0.7484 -0.

23、1210 -0.4708 0.0988;-0.7176 0.8297 -1.6000 0.2049;-0.0858 0.佃25 -0.6346 0.0347;0.4358 0.2369 -0.4564 -0.1324;wi_1=wi;wi_2=wi;wi_3=wi;wo=1.0438 0.5478 0.8682 0.1446 0.1537;0.1716 0.5811 1.1214 0.5067 0.7370;1.0063 0.7428 1.0534 0.7824 0.6494;wo_1=wo;wo_2=wo;wo_3=wo;endx=0,0,0;u_仁0; u_2=0;u_3=0;u_4=0;

24、u_5=0;yj= 0;y_2=0;y_3=o；Oh=zeros(H,1);error_2=0;error_ 仁 0;ts=0.001;for k=1:1:1000time(k)=k*ts;if S=1rin(k)=1.0;elseif S=2;rin(k)=sin(1*2*pi*k*ts);enda(k)=1.2*(1-0.8*(exp(-0.1*k)A3;yout(k)=a(k)*y_*/(1+y_1A2)+u_1;error(k)=rin(k)-yout(k);xi=rin(k),yout(k),error(k),1;x(1)=error(k)-error_1;x(2)=error(k)

25、;x(3)=error(k)-2*error_1+error_2;epid=x(1);x(2);x(3);I=xi*wi'for i=1:5oh(i)=(exp(l(i)-exp(-l(i)/(exp(l(i)+exp(-l(i);end%oh隐层输出Kl=wo*oh' %K输出层的输入for i=1:3K(i)=exp(KI(i)/(exp(KI(i)+exp(-KI(i); end kp(k)=K(1);ki(k)=K(2);kd(k)=K(3); Kpid=kp(k),ki(k),kd(k); du(k)=Kpid*epid;u(k)=u_1+du(k);if u(k)&

26、gt;=10u(k)=10;endif u(k)<=-10u(k)=-10;endfor i=1:3d_f(i)=2(exp(KI(i)+exp(-KI(i)八2); enddelta3=error(k)*d_f; d_wo=-delta3*oh; wo_1=wo;wo=wo_1+d_wo; for i=1:1:HdO(i)=4(exp(I(i)+exp(-I(i)八2;endsegma=delta3'*wo;for i=1:1:Hdelta2(i)=dO(i)*segma(i);endd_wi=xite*delta2'*xi;wi=wi_1+d_wi+alfa*(wi_1-wi_2);u_5=u_4;u_4=u_3;u_3=u_2;u_2=u_1;u_1=u(k); y_2=y_i;y_i=yout(k)； wo_3=wo_2;wo_2=wo_1;wo_1=wo;wi_3=wi_2;wi_2=wi_1;wi_1=wi;error_2=error_1;error_1=error(k);endfigure(1);plot(time,rin,'r',time,yout,'b');xlabel('time(s)');ylabel('rin,yout');