模糊控制系统的MATLAB仿真.pptx

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1、5.1 Simlink仿真入门中的仿真模块库第1页/共81页第2页/共81页第3页/共81页仿真模型图的建立1.打开模型编辑器界面2.移入模块并予以合理布局第4页/共81页2.编修模块参数、名称和形状的方法1）模块参数的编修第5页/共81页3.连接各模块1）连接各模块方法连接模块的方法连接分支线的方法2）插入模块方法第6页/共81页4.小系统的封装1）封装方法选中被封装的模块进行封装2）自定义模块的编修（1）Icon（图标）对话框（2）Parameters（参数）对话框（3）Initialization（初始化）对话框（4）Documentation（文档）对话框3）自定义模块的查看第7页/共

2、81页PID控制系统原理框图第8页/共81页PID控制系统仿真模型图第9页/共81页PID控制系统仿真模型封装图第10页/共81页动态系统的Simulink仿真1.信号源第11页/共81页2.显示器第12页/共81页1）参数设置General菜单坐标系数目显示时间范围坐标系标签、Data history第13页/共81页2)视频自动缩放按钮3 控制系统的Simulink仿真1）调整信号源的有关参数2）调出显示器的显示屏3）开始仿真第14页/共81页5.2 模糊推理系统的设计与仿真模糊推理系统的图形用户界面简介第15页/共81页第16页/共81页模糊推理系统编辑器1.FIS编辑器界面简介菜单条和

3、模框区 File Edit View第17页/共81页第18页/共81页第19页/共81页模糊逻辑区和当前变量区2.FIS推理系统的编辑3.编辑FIS的维数4.编辑FIS输入、输出量的名称第20页/共81页5.编辑FIS的名称6.编辑模糊逻辑推理的具体算法在下部模糊逻辑区中第21页/共81页第22页/共81页Sugeno型模糊推理系统编辑器的模糊逻辑算法与Mamdani型有所不同第23页/共81页隶属函数编辑器1.MF编辑器界面简介第24页/共81页第25页/共81页第26页/共81页2.Mamdani型FIS中隶属函数（MF）的编辑1)编辑输入变量的论域和显示范围2）增加覆盖输入量模糊子集的

4、数目编辑MF类型编辑隶属函数的数目3）编修隶属函数曲线MF的命名细化MF的类型非标准函数MF的编修第27页/共81页4）编修模糊子集位置5）删除模糊子集的方法单击删除第28页/共81页3.SUGeno型FIS隶属函数MF的编辑1）进入二维SUGeno型FIS编辑器2）调出Sugeno型MF编辑器第29页/共81页第30页/共81页模糊规则编辑器1.模糊规则编辑器界面简介1）Rule编辑器上的主菜单2）Rule编辑器上的显示区和编辑区3）Rule编辑器上的“显示带”4）Rule编辑器上的编辑功能按钮第31页/共81页2.表述模糊规则的语言和格式编辑1）语言型2）符号型3）索引型3.模糊规则的编辑

5、方法1）编辑一条新模糊规则的方法2）修改模糊规则3）删除编好的模糊规则第32页/共81页第33页/共81页例题：（1）确定结构（2）编辑输入变量“level”和“rate”（3）编辑输出量“valve”（4）编辑模糊规则（5）保存液位FIS并退出FIS编辑系统第34页/共81页第35页/共81页第36页/共81页模糊规则观测窗1.Rule Viewer(Mamdani)的界面2.Mamdani型和Sugeno型规则观测器比较例：第37页/共81页第38页/共81页第39页/共81页输出量曲面观测窗1.输出量曲面观测窗界面简介2.利用输出量曲面观测窗进行分析研究第40页/共81页用GUI设计Ma

6、mdani型模糊系统举例1.选择模糊控制器的结构及模糊逻辑算法2.定义覆盖输入、输出变量的模糊子集3，编辑模糊控制规则4.观测模糊推理过程第41页/共81页第42页/共81页第43页/共81页4.观测模糊推理过程5.观测清晰化方法对输出量的影响6.观测整个论域上输出量与输入变量间的关系第44页/共81页用GUI设计Sugeno型模糊系统举例1.选择模糊系统的结构及逻辑算法2.定义输入、输出变量的模糊子集1）增加一个输出函数2）命名3）输入参数3.输入模糊控制规则4.观测模糊推理过程5.观测整个论域上输出量与输入量间的关系第45页/共81页第46页/共81页5.3 模糊控制系统的设计与仿真与Si

7、mulink的连接1.模糊逻辑工具箱简介2.把FIS嵌入模糊逻辑控制器的方法1）把FIS结构文件送入工作空间（1）在MAtlab主窗口中用指令readfis (2)在FIS编辑器中使用鼠标2）把FIS结构文件嵌入Fuzzy Logic Controller第47页/共81页构建模糊控制系统的仿真模型图例 5-51.利用GUI编辑FIS结构文件，即构建模糊控制器2.在模型编辑器中构建模糊控制系统的仿真模型图3.利用模型图对系统进行仿真第48页/共81页第49页/共81页第50页/共81页第51页/共81页按图5-80所示，调入并摆好各个模块的位置第52页/共81页液位模糊控制系统仿真模型图第53

8、页/共81页 在Comparision屏幕上出现信号源输出的方波经过模糊控制系统前（黄色）后（红）的两条波形曲线，如图5-85所示第54页/共81页通过仿真对系统进行分析1.Matlab中的模糊模型仿真示例2.用仿真模型图观察系统结构3.隶属函数对控制效果的影响4.模糊规则对控制效果的影响5.清晰化算法对控制效果影响6.Sltank中模糊控制和PID控制的比较第55页/共81页MATLAB中的模糊模型仿真示例列表第56页/共81页MATLAB中Sltank系统的详细结构框图第57页/共81页第58页/共81页水位PID控制系统的方波及其响应曲线第59页/共81页一、模糊控制系统的常用实现算法1

9、定义输入和输出变量及其个数 2定义所有变量的模糊化条件 3设计控制规则库 4设计模糊推理结构 5选择解模糊判决方法 第60页/共81页设计模糊推理结构Mamdani法Lorsen法Takagi-Sugeno方法。第61页/共81页(1).Mamdani方法利用“极大极小”合成规则定义模糊蕴含表达的关系。例如：表达的关系 定义为当 为 时，第62页/共81页(2).Lorsen方法采用乘积运算作为蕴含规则 当 为 时，第63页/共81页(3).Takagi-Sugeno方法与其他模糊推理不同，Takagi-Sugeno型模糊推理将去模糊化也结合到推理过程中，其输出为精确量。零阶系统：一阶系统：第

10、64页/共81页二、模糊控制系统控制器设计的仿真实例Matlab 环境的simulink工具箱第65页/共81页1、水位控制系统控制目的:根据偏差调节阀门开度，以达到调整水位跟随设定信号.第66页/共81页仿真实现步骤:(1)分析对象,建立模型(2)确定输入变量和输出变量(3)总结控制器规则(4)建立模糊控制器(5)进行仿真第67页/共81页第68页/共81页三条规则五条规则第69页/共81页2.倒车实验模糊控制器可以实现对于卡车倒车入位进行调控 第70页/共81页输入变量选择校车与入位点之间的距离 ,输出变量选择转向角度 。可以建立一个Sugeno型模糊系统，其输入变量为 控制规则:当 是“远”时，当 是“近”时，第71页/共81页第72页/共81页3、单级倒立摆控制目的：使得小车沿滑轨在水平方向运动，且倒立摆在垂直平面内稳定 第73页/共81页第74页/共81页第75页/共81页三、模糊控制和传统PID控制的结合第76页/共81页第77页/共81页例：被控对象为，采样时间为1ms，在第300个采样时刻加入1.0的干扰信号，采用模糊PID控制进行控制。第78页/共81页第79页/共81页第80页/共81页感谢您的观看。第81页/共81页