《智能控制》实验指导书

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1、《智能控制》实验指导书河北工业大学控制科学与工程学院2013.09-21-实验一基于MATLAB的模糊推理系统设计一、实验目的要求在掌握模糊控制器基本工作原理和设计方法的基础上，熟悉MALAB的模糊控制工具箱，能针对实际问题设计模糊控制器，建立模糊控制系统，训练学生综合运用计算机来解决一些实际问题的能力。二、实验要求1.熟练掌握基于MATLAB的模糊推理系统设计；2.设计小费模糊推理系统；3.设计水箱液位模糊控制系统。三、实验内容（一）模糊逻辑工具箱的介绍模糊逻辑工具箱提供的图形用户界面（GUI）工具有五个：模糊推理系统（FIS）编辑器；隶属函数编辑

2、器；模糊规则编辑器；模糊规则观察器；输出曲面观察器。1.FIS编辑器：Matlab的FIS界面如图1所示。FIS处理系统有多少个输入变量，输出变量，名称是什么，模糊算子“与”(min，prod乘积，custom自定义)，“或”(max大，probor概率统计方法，custom)，推理方法（min，prod，custom），聚类方法（max，probor，sum，custom），解模糊的方法（centroid质心法，bisector中位线法，middleofmaximum，largestofmaximum，smallestofmaximum）。推理的类

3、型有mamdani和sugeno推理。图1模糊推理系统（FIS）界面-21-Mamdani推理：一种在模糊控制中普遍使用的方法，它本质上仍然是一种合成推理方法，只不过对模糊蕴涵关系取不同的形式而已。Mamdani型推理从每个规则的结果中得到的模糊集通过聚类运算后得到结果模糊集，被反模糊化后得到系统输出。Sugeon型推理：其中每个规则的结果是输入的线性组合，而输出是结果的加权线性组合。2.隶属函数编辑器确定各个变量的论域和显示范围（左下角编辑区内），如图2所示。定义每个变量的模糊集的名称和个数（Edit菜单中AddMFs），以及每个模糊变量的隶属函数

4、类型和参数（点击变量的隶属函数曲线后在右下角编辑区内修改）。隶属函数的类型有：trimf，trapmf，gbellmf，gaussmf，gauss2mf，sigmf，dsigmf，psigmf，pimf，smf，zmf。图2隶属函数编辑器3.模糊规则编辑器完成了对变量的命名，隶属函数也有了适当的形状和名字，就可以编辑模糊规则。选择连接关系（and或者or），权重，在编辑器左边选择一个输入变量，并选择它的语言值，然后在编辑器右边的输出变量中选择一个输出变量，并选中它的语言值，然后将这种联系添加到模糊规则中。Options/Format下可以选择模糊规则

5、不同的格式，默认的是verbose（模糊规则的详细格式），还有symbolic（符号格式），indexed（高度压缩格式）-21-4.模糊规则观察器模糊规则观察器的功能是可以令用户观察模糊推理图，并观察模糊推理系统的行为是否与预期的一样。可以观察到输入变量（默认色是黄色）和输出变量（默认色是蓝色）如何应用在模糊规则中；反模糊化的数值是多少。5.输出曲面观测器模糊规则观察器非常详细的显示了在某一个时刻的计算。如果看到模糊推理系统的全部输出曲面，即与整个输入区间相对应的输出区间，就要打开输出曲面观测器。View/viewsurface（二）小费模糊推理系

6、统设计1.在MATLAB的命令窗口输入fuzzy命令，打开模糊逻辑工具箱的图形用户界面窗口，新建一个Madmdani模糊推理系统。2.增加一个输入变量，在弹出的窗口中选择Edit→AddVariable→input；在name中更改input1为“service”，input2为“food”，output为“tip”，建立了一个两输入单输出模糊推理系统框架。-21-3.双击变量图标进行模糊化模块设计：（1）打开MembershipFunctionEditor窗口，在Range和DisplayRange中设置隶属函数图的取值范围，将两个输入变量的论域均

7、设为[0,10]，输出论域为[0,30]。（2）选择Edit→AddMFs→numbersofMFs中选择模糊集个数通过增加隶属度函数来进行模糊空间划分。输入变量service划分为三个模糊集：更改mf1~mf3的参数，分别命名为poor、good和excellent，隶属度函数均为高斯函数('gaussmf')，参数分别为[1.50]、[1.55]和[1.510]。输入变量food划分为两个模糊集：rancid和delicious，隶属度函数均为梯形函数('trapmf')，参数分别为[0013]和[791010]。输出变量tip划分为三个模糊集：

8、cheap、average和generous，隶属度函数均为三角形函数('trimf')，参数分别为[051