倒立摆离散型模糊控制器设计与仿真

1、精选优质文档-倾情为你奉上倒立摆离散型模糊控制器设计与仿真1. 数学模型图1 倒立摆示意图如上图1倒立摆示意图所示，为杆与垂线的夹角，为作用力，杆的质量，杆和小车的总质量，半杆长，重力加速度，采样周期。其数学模型为：2. 离散模糊控制器的设计（1） 确定输入、输出变量，选择维数本文为倒立摆控制系统设计了一个双输入、单输出结构的模糊控制器。模糊控制器系统的输入变量为系统设定与实际测得之间的偏差及其偏差变化率，输出语言变量为控制量。（2） 确定基本论域和论域（比例因子），都是实数域上的连续变量，在该例中它们的变化范围分别为：的范围为，的范围为，的范围为，将它们全部变换到离散论域，得到离散论域上的输

2、入、输出变量，。（3） 定义模糊集合及隶属函数表对，分别定义7个模糊集合，,，,。对，定义相同的隶属度函数，如表1所示。表1 ，隶属度函数表（4） 设计模糊控制规则总结工作经验得出52条控制规则，见表2。表2 控制规则表（5） 求模糊关系矩阵R和模糊控制表在Matlab中新建文件，编写M文件计算模糊控制表，M文件如下。Input1_Terms = 1,2,3,4,5,6,7;Input2_Terms = 1,2,3,4,5,6,7;Output_Terms = 1,2,3,4,5,6,7;Input1_Terms_Membership = 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0.2,0.7

3、,1; 0,0,0,0,0,0,0,0,0.2,0.8,1,0.8,0.2; 0,0,0,0,0,0,0,0.8,1,0.8,0.2,0,0; 0,0,0,0,0,0.5,1,0.5,0,0,0,0,0; 0,0,0.2,0.8,1,0.8,0,0,0,0,0,0,0; 0.2,0.8,1,0.8,0.2,0,0,0,0,0,0,0,0; 1,0.7,0.2,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0;Input2_Terms_Membership = Input1_Terms_Membership;Output_Terms_Membership = Input1_Terms_Membership

4、;Rule=0,0,7,7,7,7,7; 7,7,6,6,6,6,6; 7,5,5,5,3,2,2; 6,5,5,4,3,2,2; 6,6,5,3,3,3,1; 2,2,2,2,2,3,1; 1,1,1,1,1,0,0;for i=1:169 for j=1:13 R(i,j)=0; end endfor Input1_Terms_Index=1:7 for Input2_Terms_Index=1:7 if (Rule(Input1_Terms_Index,Input2_Terms_Index)=0) Output_Terms_Index=Rule(Input1_Terms_Index,In

5、put2_Terms_Index ); A=Input1_Terms_Membership(Input1_Terms_Index,:); B=Input2_Terms_Membership(Input2_Terms_Index,:); C=Output_Terms_Membership(Output_Terms_Index,:); for i=1:13 for j=1:13 R1(i,j)=min(A(i),B(j); end end R2= ;for k=1:13 R2=R2;R1(k,:)'endfor i=1:169 for j=1:13 R3(i,j)=min(R2(i),C(

6、j); endend R=max(R,R3); end endend for Input1_value_index=1:13 for Input2_value_index=1:13 Input1_value_membership=Input1_Terms_Membership(:,Input1_value_index); Max_Input1_value,Max_Input1_index=max(Input1_value_membership); Ad=Input1_Terms_Membership(Max_Input1_index,:); Input2_value_membership=In

7、put2_Terms_Membership(:,Input2_value_index); Max_Input2_value,Max_Input2_index=max(Input2_value_membership); Bd=Input2_Terms_Membership(Max_Input2_index,:);for i=1:13 for j=1:13 Rd1(i,j)=min(Ad(i),Bd(j); end endRd2= ;for k=1:13 Rd2=Rd2;Rd1(k,:)'endfor j=1:13 Cd(j)=max(min(Rd2,R(:,j); end sum1=0;

8、 sum2=0; for i=1:13 sum1=sum1+Cd(i); sum2=sum2+Cd(i)*(i-7); end OUT=round(sum2/sum1); Fuzzy_Table(Input1_value_index,Input2_value_index)=OUT; end end3. 仿真实现（1） 在Matlab软件下搭建仿真模型图3 仿真模型（2） 修改参数 （3） 编写s函数，并导入模块首先在matlab程序输入框输入“edit sfuntmpl”调出s函数模板，在此基础上修改程序如下。function sys,x0,str,ts=sdaolibai(,x,u,flag

9、)switch flag case 0 sys,x0,str,ts=mdlInitializeSizes(); case 1 sys=mdlDerivatives(x,u); case 3 sys=mdlOutputs(x); case 2,4,9 sys=; otherwise error('Unhandled flag=',num2str(flag);end;function sys,x0,str,ts=mdlInitializeSizes()sizes=simsizes;sizes.NumContStates=2;sizes.NumDiscStates=0;sizes.NumOutputs=1;sizes.NumInputs=1;sizes.DirFeedthrough=0;sizes.NumSampleTimes=1;sys=simsizes(sizes);x0=5;30;str=;ts=0 0;function sys=mdlDerivatives(x,u)sys(1,1)=x(2);sys(2,1)=(1.1*9.8*sin(x(1)*pi/180)-cos(x(1)*pi/180)*(u+0.1*0.5*(x(2)*pi/180)2*sin(x(1)*pi/180)/(4/3)*1.1*0