《仿真教学精）》ppt课件

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1、模糊控制的特点设计模糊控制器不依赖于被控对象的精确数学模型模糊控制易于被操作人员接受便于用计算机软件实现鲁棒性和适应性好§7-3模糊控制器模糊控制理论的提出，是控制思想领域的一次深刻变革，它标志着人工智能发展到了一个新阶段。特别是对那些时变的、非线性的复杂系统，在无法获得被控对象清晰数学模型的时候，利用具有智能性的模糊控制器，可以给出较为有效的自动控制方法。因此，模糊控制既有广泛的实用价值，又有很大的发展潜力。模糊控制器设计的主要步骤用MATLAB的模糊逻辑工具箱(Fuzzytoolbox)实现模糊控制系统建模的关键是对模糊控制器的建

2、模。Matlab软件提供了一个模糊推理系统（FIS）编辑器。模糊推理系统的设计与仿真一、FISEditor在MATLAB的命令窗（commandwindow）内键入：fuzzy命令，弹出如下模糊推理系统编辑器界面。多个输入时，在Edit菜单中，选Addvariable…->input,加入新的输入input,如下图所示选择input(选中为红框),在界面右边文字输入处键入相应的输入名称，例如,温度输入用tmp-input,磁能输入用mag-input，等。二、隶属度函数编辑器(Mfedit)该编辑器提供一个友好的人机图形交互环境，用来

3、设计和修改模糊推理系中各语言变量对应的隶属度函数的相关参数，如隶属度函数的形状、范围、论域大小等，系统提供的隶属度函数有三角、梯形、高斯形、钟形等，也可用户自行定义。双击所选input，弹出一新界面，在左下Range处和DisplayRange处，填入取只范围，例如0至9（代表0至90）。在右边文字输入Name处，填写隶属函数的名称，例如lt或LT(代表低温)。在Type处选择trimf(意为：三角形隶属函数曲线，trianglememberfunction)，当然也可选其它形状。在Params(参数)处，选择三角形涵盖的区间，填写三

4、个值，分别为三角形底边的左端点、中点和右端点在横坐标上的值。这些值由设计者确定。用类似的方法设置输出output的参数。点击Edit菜单，选AddCustomMS…->继续填入相应参数即可。三、模糊推理规则编辑器Ruleeditor通过隶属度函数编辑器来设计和修改“IF...THEN”形式的模糊控制规则。由该编辑器进行模糊控制规则的设计非常方便，它将输入量各语言变量自动匹配，而设计者只要通过交互式的图形环境选择相应的输出语言变量，这大大简化了规则的设计和修改。另外，还可为每条规则选择权重，以便进行模糊规则的优化。选Edit菜单，选择R

5、ules,弹出一新界面RuleEditor.在底部的选择框内，选择相应的IF…AND…THEN规则，点击Addrule键，上部框内将显示相应的规则。四、模糊逻辑工具箱仿真结果模糊规则浏览器用于显示各条模糊控制规则对应的输入量和输出量的隶属度函数。通过指定输入量，可以直接的显示所采用的控制规则，以及通过模糊推理得到相应输出量的全过程，以便对模糊规则进行修改和优化。所有规则填入后，选菜单View,选择Rules,弹出一新界面RuleViewer，如下图所示。上图表示当温度为45度、磁能为45瓦时，输出干度为约70个单位。左右拉动界面中的两

6、支红线，拉到欲选的近似值，右边图顶显示相应的干度结果。上图中选菜单View,选择Surface，弹出一新界面SurfaceViewer，如下图所示。注意将鼠标箭头放置图内，移动鼠标可得到不同角度的视图，如下图所示。Matlab模糊控制仿真演示例子一模型sltank.mdl——使用模糊控制器对水箱水位进行控制。假定水箱有一个进水口和一个出水口,可以通过控制一个阀门来控制流入的水量（即水位高度），但是流出的速度取决于出水口的半径（定值）和水箱底部的压力（随水箱中的水位高度变化）。系统有许多非线性特性。要求设计的目标是一个合适的进水口阀门的

7、控制器，能够根据水箱水位的实时测量结果对进水阀门进行相应控制，使水位满足特定要求（即特定输入信号）。一般情况下，控制器以水位偏差（理想水位和实际水位的差值）及水位变化率作为输入，输出的控制结果是进水阀打开或关闭的速度。在Matlab中仿真，可以看到出现一个水箱模型的仿真动画窗口。该动画由一个S函数“animtank.m”实现。从动画中，可以观察到实际系统的水位跟随殊荣的要求水位信号变化。如果对S函数的实现感兴趣，可以键入命令openanimtank（或editanimtank）来查看“animtank.m”文件在Simulink编辑窗

8、口左边的模块浏览区可以看到在水箱仿真系统中包括水箱子模型、阀门子模型及PID控制子模型。直接在浏览区中点击或右键点击它们，并在弹出菜单中选择“lookundermask”，可以看到这些模块实现的细节结构，如图所示。这里暂