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1、.《智能控制技术》实验报告书学院：专业：学号：姓名：..实验一：模糊控制与传统PID控制的性能比较一、实验目的通过本实验的学习，使学生了解传统PID控制、模糊控制等基本知识，掌握传统PID控制器设计、模糊控制器设计等知识，训练学生设计控制器的能力，培养他们利用MATLAB进行仿真的技能，为今后继续模糊控制理论研究以及控制仿真等学习奠定基础。二、实验内容本实验主要是设计一个典型环节的传统PID控制器以及模糊控制器，并对他们的控制性能进行比较。主要涉及自控原理、计算机仿真、智能控制、模糊控制等知识。通常的工业过程可以等效成二阶系统加上一些典型的非线性环节，如死区、饱和、纯延迟等
2、。这里，我们假设系统为：H(s)=20e0.02s/(1.6s2+4.4s+1)控制执行机构具有0.07的死区和0.7的饱和区，取样时间间隔T=0.01。设计系统的模糊控制，并与传统的PID控制的性能进行比较。三、实验原理、方法和手段1.实验原理：1)对典型二阶环节，根据传统PID控制，设计PID控制器，选择合适的PID控制器参数kp、ki、kd；2)根据模糊控制规则，编写模糊控制器。2.实验方法和手段：1)在PID控制仿真中，经过仔细选择，我们取kp=5，ki=0.1，kd=0.001；2)在模糊控制仿真中，我们取ke=60，ki=0.01，kd=2.5，ku=0.8；3
3、)模糊控制器的输出为：u=ku×fuzzy(ke×e,kd×e’)－ki×∫edt其中积分项用于消除控制系统的稳态误差。4)模糊控制规则如表1-1所示：在MATLAB程序中，Nd用于表示系统的纯延迟（Nd=td/T）,umin用于表示控制的死区电平，umax用于表示饱和电平。当Nd=0时，表示系统不存在纯延迟。5)根据上述给定内容，编写PID控制器、模糊控制器的MATLAB仿真程序，并记录仿真结果，对结果进行分析。表1-1FC的模糊推理规则表..uee’NBNSZRPSPBNBPBPBPSPSZRNSPBPSPSZRZRZRPSPSZRZRNSPSPSZRZRNSNSPBZ
4、RZRNSNSNB四、实验组织运行要求根据本实验的综合性、设计性特点以及要求学生自主设计MATLAB仿真程序的要求以及我们实验室的具体实验条件，本实验采用以学生自主训练为主的开放模式组织教学。五、实验条件1.装有MATLAB6.5的计算机；2.智能控制技术教材；3.模糊控制教材；4.智能控制技术实验指导书。六、实验步骤1.学生熟悉实验内容，并根据实验内容、实验要求，查阅、学习相关知识；2.设计典型二阶环节的PID控制器以及模糊控制器；3.编写MATLAB仿真程序4.上机调试程序，修改程序修改控制器的参数等；5.对实验程序仿真，并记录仿真结果；6.对实验结果进行分析，书写实验
5、报告书。七、实验程序num=20;den=[1.6,4.4,1];[a1,b,c,d]=tf2ss(num,den);%将传递函数转化为状态模型..x=[0;0];T=0.01;h=T;%T为采样时间umin=0.07;umax=0.7;td=0.02;Nd=td/T;%Nd延迟时间N=500;R=1.5*ones(1,N);%参考值e=0;de=0;ie=0;kp=5;ki=0.1;kd=0.001;%设定的比例，积分，微分常数fork=1:Nuu1(1,k)=-(kp*e+ki*ie+kd*de);%控制量生成ifk<=Nd%纯延迟u=0;elseu=uu1(1,k-N
6、d);endifabs(u)<=umin%死区和饱和环节u=0elseifabs(u)>umaxu=sign(u)*umax;end%龙格-库塔算法求对象的输出k1=a1*x+b*u;k2=a1*(x+h*k1/2)+b*u;k3=a1*(x+h*k2/2)+b*u;k4=a1*(x+h*k3)+b*u;x=x+(k1+2*k2+2*k3+k4)*h/6;y=c*x+d*u;%计算误差.微分和积分e1=e;e=y(1,1)-R(1,k);..de=(e-e1)/T;ie=e*T+ie;yy1(1,k)=y;end;kk=[1:N]*T;figure(1);plot(kk,y
7、y1);a=newfis('simple');%建立模糊推理系统a=addvar(a,'input','e',[-66]);%增加第一个输入变量ea=addmf(a,'input',1,'NB','trapmf',[-6-6-5-3]);%添加隶属函数a=addmf(a,'input',1,'NS','trapmf',[-5-3-20]);a=addmf(a,'input',1,'ZR','trimf',[-202]);a=addmf(a,'input',1,'PS','trapmf',[0235]);a=addm
