模糊控制报告修改后.docx

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模糊控制报告修改后

智能控制设计报告

专业

控制科学与工程

学号

13120005

姓名

张娇

课题

名称

模糊PD控制设计

第一部分论述

模糊控制是一种以模糊集合论、模糊语言变量以及模糊逻辑推理为数学基础的星星计算机控制方法。

显然，模糊控制的基础是模糊数学，模糊控制的实现手段是计算机。

一、模糊控制的基本思想

在自动控制技术出现之前，人们在生产、生活过程中只能采用手动控制方式来达到控制某一对象运动状态的目的。

二、模糊控制系统的基本组成

模糊控制算法是一种新型的计算数字控制算法，因此，模糊控制系统具数字控制系统的一般结构形式，其系统组成如图1：

给定

C

R

图1

由图一可见，模糊控制系统由以下四大部分组成。

1、模糊控制器

它是整个系统的决心，实际上是一台微型计算机，主要完成输入量的模糊化、模糊关系运算，模糊决策以及决策结果的非模糊处理（精确化）等重要过程。

可以说，一个模糊控制系统性能指标的优劣在很大程度上取决于模糊控制器的“聪明”程度。

2、输入/输出接口电路

该接口电路主要包括前向通道的A/D转换电路以及后向通到中的D/A转换电路等两个信号转化电路。

前向通道的A/D转换把传感器检测到的反映被控对象输出量大小的模拟量（一般为电压信号，且为—10V至+10V之间）转换成微机可以接受的数字量（0或1的组合），送到模糊控制器进行运算；D/A转换成与之成比例的模拟量（一般为电流信号，通常是在0~10mA或4~20mA之间），控制执行机构的动作。

在实际控制系统中，选择A/D和D/A转换器主要应该考虑转换精度，转换时间以及性能价格等三个因素。

3、广义对象

广义对象包括执行机构和被控对象。

常见的执行机构包括电磁阀、伺服电动机等。

被控对象可以是线性的，也可以是非线性的，可以是定常的，也可以是时变的。

4、传感器

传感器也就是检测装置，它负责把被控对象的输出信号（往往是非电量，如温度、湿度、压力、液位、浓度等）转换为对应的电信号（一般为0~5V电压，或0~10mA电流）、在模糊控制系统中，应选择精度高并且稳定的传感器，否则，不仅控制的精度没有保证，而且可能出现失控现象，甚至发生事故。

第二部分实验内容

用以下步骤建立所需的模糊推理系统模型：

1．启动界面

在matlab的simulink里建立文件如图2：

图2

然后，在matlab命令窗口中输入fuzzy命令启动如图3所示系统界面。

图3

2．信号设定

在该界面中，默认的系统是单输入单输出的，而建立本模糊推理模型需要双路输入，单路输出，所以应该添加一路输入信号，这可以由菜单项Edit-AddVariable-Input添加。

分别在上图所示的界面上修改这三路信号的变量名为e,ed和u.。

修改好之后如下图4所示：

图4

3．隶属函数设置

双击界面上的输入段e图标，将在得出的界面上显示默认的三段模糊子集及隶属度函数曲线。

单击Edit菜单，其内容如图2所示。

选择其中的RemoveAllMFs菜单删除默认的所有隶属度函数。

修改界面中Range栏目中的内容为区间[-3,3]。

选择Edit-AddMFs菜单，同理，de和u也这样修改。

用来输入隶属函数的模板，对本例问题可以将NumberofMFs栏目的数值填写为7，则可以得出默认的7段三角形隶属函数的默认设置，如图5所示。

将各段隶属函数的名称依次改成NB,NM……，并微调默认隶属函数的形状。

用同样的方法对各路输入，输出信号均作同样处理。

图5

根据模糊控制规则表如图6：

图6

4．编辑模糊推理系统

选择Edit-Rules菜单项，则可以得出如图7所示的模糊规则编辑界面，在其中将规划逐一输入进该界面。

可以由Addrule添加规则，用Changerule修改规则。

由图6中给出的模糊规则，共需要编辑49条规则。

建立起模糊推理规则后，由View-Rule和View-Surface菜单项将分别得出如图8所示规则显示图形，由这些图形可以更好地理解建立的模糊推理规则

图7

图8

由以上操作步骤，运行simulink里的图，可以设置时间为1.0s，这样可以是运行时间快点。

点击示波器可以得到在不同的τ与T的比值情况下所得到的模糊PD控制的输出曲线。

下面例举几种情况如下：

一、当τ/Τ的比值逐渐上升的情况下的结论：

（1）τ/Τ=0.1，τ=1,Τ=10

（2）τ/Τ=0.2,τ=2,Τ=10

（3）τ/Τ=0.3,τ=3,Τ=10

结论1：

当T保持不变时，当延迟时间

在一定范围内变大（

变大）时，输出曲线向着理想的方向变化，而当延迟时间

继续增大时，系统响应会逐渐偏离理想方向，出现较大的超调等不利现象。

二、当τ/Τ的比值逐渐上升的情况下的结论：

（4）τ/Τ=0.1,τ=1,Τ=10

（5）τ/Τ=0.05,τ=1.5,Τ=10

（6）τ/Τ=0.04,τ=0.4,Τ=10

（7）τ/Τ=0.025,τ=0.25,Τ=10

结论2：

当保持当周期T不变时，当延迟时间τ在一定范围内变小（

变小）时，输出曲线向着理想的方向变化，并且随着周期T继续增大时，系统响应时间越来越长，系统响应也会接近理想曲线，不会出现超调现象。

总结：

系统的输出响应会随

比值不同而变化，随着

比值越来越小，系统响应时间越长，并且越接近理想状态。