2015年西华大学智能控制实验指导书.doc

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1、智能控制技术基础实验指导书西华大学王富治编西华大学机械工程与自动化学院实验一：模糊推理仿真与模糊PID控制器设计一、实验目的：1、掌握Matlab模糊工具箱的应用。 2、掌握基本模糊推理系统编辑器的应用。3、掌握Simulink模糊控制系统仿真方法。4、掌握控制系统的模糊控制器设计方法。二、实验设备1、 PC机 2、 Matlab软件三、实验内容完成教材p.61之4-4的上机内容。四、实验步骤：1、参考如下simulink仿真程序，完成教材p.60之4-4（1）。说明：1）PIDcontroller模块可通过如下方法得到：直接从现成的MATLAB例子中复制PIDcontr

2、oller，可在MATLAB命令窗口输入sltank，其中就有一个PIDcontroller，直接复制即可;2）延时环节可用TransportDelay,延时环节e-0.5s串联;3)修改PIDcontroller的参数，记录输出波形，起码记录2组。2、根据教材上matlab程序chap4_2，以及如下simulink程序，完成教材p.60之4-4（2）。说明：1）参考chap4_2.m,根据如下控制规则表，完成常规模糊控制器设计（修改chap4_2程序），其他不变，修改后程序运行后生成一名为“fuzzf.fis”文件2）注意教材P.64的语句：a2=readfis(‘f

3、uzzf’);3)双击simulink图的“Fuzzylogiccontroller”，输入a2.4）运行simulink程序，记录仿真结果3、对教材4-4（3），参考教材程序Fuzzy_PID.m其中PID调整规则可参考教材P.48的整定规则。注：带延时环节的传递函数格式为：Sys=tf([],[],’inputdelay”,#);五、思考题：1、说明仿真程序中如下函数的意义：Addvaraddmf,addrule,setfis等函数的作用；2、分析rulelist矩阵各行各列的含义，并以其中某一行为例（比如：12111），说明其表达了什么控制规则？3、画出模糊自适应P

4、ID原理框图，并说明模糊自适应整定PID控制的基本原理。实验二BP网络实验一实验目的：1、掌握Matlab神经网络工具箱的应用。2、了解基本BP算法；3、认识多层前馈神经网络的函数逼近能力；4、了解BP网络在PID参数整定中的作用。二、实验设备1、 PC机 2、 Matlab软件三实验内容1、参考教材程序chap7_1,完成教材p.142之7-2之利用BP网络来进行非线性逼近:y(k)=(u(k-1)-0.9y(k-1))/(1+y(k-1)2)。设计Matlab程序，给出基于BP网络函数逼近的实验结果2参考教材程序chap7_2,完成教材p.141之7-1之利用BP网络

5、来进行模式识别。四思考题：1）当BP网络用于函数逼近时，输出层神经元的数目为多少？输入层神经元的数目又为多少？2）推导BP网络权值学习过程，理解并记忆。实验三基于遗传算法的函数优化实验。一实验目的：1、掌握Matlab遗传算法工具箱的应用。2、了解基本遗传算法；3、了解遗传算法在函数优化中的应用。二、实验设备1、 PC机 2、 Matlab软件三实验内容1、遗传算法工具箱介绍。见附录。2、根据遗传算法工具箱，求取如下函数的极值。对x要求精确到小数点后4位。要求，改变最大遗传代数，记录每次遗传迭代后的结果。MATLAB遗传算法工具箱——gatbx1工具箱的安装：将gatbx

6、遗传算法工具箱导入到matlab的搜索路径中。2gatbx常用函数说明1.函数bs2rvphen=bs2rv(chrom,fieldD)根据译码矩阵fieldD将二进制串矩阵chorm转换成实值向量，返回矩阵包含对应的种群表现型。fieldD=[len;lb;ub;code;scale;lbin;ubin]len：指明chorm中每个变量（基因）的二进制编码的长度，满足sum(len)==size(chorm,2)lb和ub：分别指明每个变量使用的上下边界code：指明每个变量的编码方式，1为标准二进制编码，0为格雷编码scale：指明每个变量的是否使用对数或算术刻度，1

7、是对数刻度，0为算术刻度lbin和ubin：指明表示范围总是否包含每个边界，1表示包含，0不包含比如：fieldD=[5697%len0-5-19%lb1001020%ub0111%code0101%scale1110%lbin0100]%ubin表示chrom的每个个体（染色体）的编码规则为：共有4个变量（即每个染色体有4个基因），第1个基因体是使用5位标准二进制编码，上下边界为[010]，只包含上边界的算术刻度第2个基因体是使用6位格雷二进制编码，上下边界为[-50]，包含上下边界的对数刻度2.crtbasebasevec