模糊控制大作业.pdf

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1、模糊控制实验报告模糊控制实验报告一、实验目的根据所学习的模糊控制的相关的理论知识，在Matlab上建立隶属函数和规则，利用编程或者在Simulink实现对一个实际的系统进行优化控制，对所学的理论知识进行巩固和加深。二、实验内容系统开环传递函数如下，试设计一个模糊控制器，并撰写试验报告。4.228Gs()2s0.5s三、实验要求3.1系统开环传递函数各参数自行选择，当控制系统输入为阶跃信号时，系统输出的阶跃响应应满足以下性能指标要求：1)、超调量<10%；2)、稳态精度<5%；3)、过渡过程时间<3s；3.2报告应包括以下内容：1)、MATLAB仿真系统结构图；2)、模糊

2、控制器和模糊规则的建立过程；3)、根据性能指标进行的模糊控制器的调整过程；4)、最初的以及调整后的系统阶跃响应曲线图、性能指标计算结果；5)、实验结论和在实验中遇到的问题与解决办法；6)、提供MATLAB源程序；四、实验步骤4.1确定模糊控制器的输入变量和输出变量（即控制量）输入变量：误差e和误差的变化量ec；，输出变量：控制量u；是一个二维的二输入一输出的模糊控制器图4.1控制框图4.2变量论域的选取-1-模糊控制实验报告4.2.1变量实际论域的选取首先，在Simulink观察没有经过模糊控制的系统的输出，误差和误差的变化率来确定要控制的两个变量：偏差e和偏差的变化率ec

3、的实际论域和输出u的实际论域。图4.2Simulink中原始的系统框图图4.3没有经过模糊控制的系统输出u从图4.3可以看出这个系统是一个稳定系统但是超调比较大，不符合要求，因此可以选择添加模糊控制系统，增加过渡时间来减小超调量。u的实际论域可以取[0,1.7]。-2-模糊控制实验报告图4.4偏差e的变化情况图4.5偏差变化率ec的变化情况由图4.4和图4.5可以看出，偏差e的变化大致在[-0.7,1]，偏差变化率ec的变化大致在[-1.7,1.2]。但是偏差e也只是系统在上升时变化比较大，在系统趋于稳定之后，变化就很小了，为了得到好的控制精度，可取偏差的实际论域为[-0.

4、05,0.05]，变化范围小，使那些超出范围的全都量化到这个范围之内，以达到高的精度、小的稳态误差。因此,在利用模糊控制优化系统时,偏差e的实际论域可以取为[-1,1],偏差变化率ec的实际论域可以根据实际变化情况取为[-1.2,1.2]。-3-模糊控制实验报告4.2.2变量模糊论域和量化因子的选取通过偏差量化因子Ke，偏差变化率量化因子Kd和输出量化因子Ku将连续输入的变量偏差e和偏差的变化量ec和输出u都量化至量化域{-6，-5，-4，-3，-2，-1，0，1，2，3，4，5，6}，并且选偏差e，偏差的变化率ec和输出u的模糊变量为：{NL,NM,NS,ZO,PS,PM

5、,PL}4.3确定论域上各语言值对应的隶属函数.图4.6偏差e的隶属函数图4.7偏差变化率ec的隶属函数图4.8输出u的隶属函数-4-模糊控制实验报告图4.9控制器的输入输出界面图4.10模糊推理系统由上述输入变量的隶属度曲线可以讲他转换成隶属函数表：表一隶属函数表隶属度偏差e和偏差变化量ec的论域-6-5-4-3-2-10123456模NL1.00.500000000000糊NM00.51.00.5000000000语NS0000.51.00.50000000言ZO000000.51.00.500000值PS00000000.51.00.5000PM0000000000.

6、51.00.50PL000000000000.51.0-5-模糊控制实验报告4.4设计模糊控制器的控制规则用语言归纳模糊控制策略为规则：表二控制规则表控制量u偏差的变化量NLNMNSZOPSPMPL输NLPLPLPLPLPMPSZO入NMPLPLPMPMPSZOZO变NSPLPMPMPSZOZONS量ZOPMPSPSZONSNSNM偏差PSPSZOZONSNMNMNLePMZOZONSNMNMNLNLPLZONSNMNLNLNLNL对于多个控制规则并行时，决策过程为：图4.10控制决策过程4.5确定模糊化与解模糊的方法；1)最大隶属度法：选择最大隶属度对应的值2)加权平均法

7、：*()uiuiu()ui3)取中位数法：将模糊隶属函数与横坐标之间面积平分为两等分的数作为解模糊的结果，此数称为中位数。4.6确定模糊控制器参数（如量化因子，比例因子）4.6.1量化因子若模糊控制器的基本论域是[a,b]，模糊集论域为[-6,6]，可采用公式-6-模糊控制实验报告12abyint[(x)]ab2则偏差量化因子,nnKKeecxxe,ec便可以求得初始的量化因子ke=120，kec=3。4.6.2比例因子模糊控制算法输出与实际控制量的变换lKuyuy其中u为实际控制量，而l