模糊神经网络噪声解耦MATLAB程序解析.docx
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模糊神经网络噪声解耦MATLAB程序解析
模糊神经网络解耦MATLAB程序
例用隶属函数型神经网与模糊控制融合的解耦程序
具有耦合的两个相邻子系统的差分方程为
（7.122）
式中，
随机噪声；
为两个相邻子系统之间的耦合；采用隶属函数型神经网与模糊控制融合的解耦方法（DMFFCNN）方法实现解耦控制。
1）开发的程序
p1=0.5;
q1=0.5;
p2=0.5;
q2=0.5;
p3=0.5;
q3=0.5;
p4=0.95;
q4=0.5;
p5=0.95;
q5=0.5;
p6=0.95;
q6=0.5;
p7=0.5;
q7=0.5;
p8=0.95;
q8=0.5;
p9=0.5;
q9=0.5;
p10=0.95;
q10=0.5;
p11=0.95;
q11=0.5;
p12=0.95;
q12=0.5;
p13=0.65;
q13=0.05;
%隶属函数型神经网的中心值、尺度因子和权向量初始化部分
a10=[-202];
a11=[-202];
a20=[-202];
a21=[-202];
b10=[1.51.51.5];
b11=[1.51.51.5];
b20=[1.51.51.5];
b21=[1.51.51.5];
v0=[-1-0.5-0.5;-0.500.5;0.50.51];
v1=[-1-0.5-0.5;-0.500.5;0.50.51];
%系统部分的初值
yp0=0;
yp1=0;
ep0=0;
ep1=0;
up0=1.05;
up1=1.39;
x1=0.12;
x2=0.24;
y0=0;
y1=0;
u1=0;
e0=0;
e1=0;
sp=10;
k=1;
se=0.02;
sd=0.02;
su=0.0522;
%开始
kp=0.284;
ki=0.03;
kd=0.626;
%thesecondchannelreference
p12=0.5;
q12=0.5;
p22=0.5;
q22=0.5;
p32=0.5;
q32=0.5;
p42=0.95;
q42=0.5;
p52=0.95;
q52=0.5;
p62=0.95;
q62=0.5;
p72=0.5;
q72=0.5;
p82=0.95;
q82=0.5;
p92=0.5;
q92=0.5;
p102=0.95;
q102=0.5;
p112=0.95;
q112=0.5;
p122=0.95;
q122=0.5;
p132=0.65;
q132=0.05;
%系统部分的初值
yp02=0;
yp12=0;
ep02=0;
ep12=0;
up02=1.05;
up12=1.39;
x12=0.12;
x22=0.24;
y02=0;
y12=0;
u12=0;
e02=0;
e12=0;
sp2=5;
k=1;
se2=0.02;
sd2=0.02;
su2=0.0522;
kp2=0.284;
ki2=0.03;
kd2=0.626;
%+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++%子系统1（SUB1）的J循环开始
forJ=1:
50
ep1=10-yp1;
pid=kp*（ep1-ep0）+ki*ep1;
up2=up1+pid;
yp2=0.5*yp1+2.5*up2+2.5*up1;
%yp2=0.8333*yp1-0.1667*yp0+1.6667*up2+1.6667*up1;
yp（:
J）=yp2;
up0=up1;
up1=up2;
ep0=ep1;
yp0=yp1;
yp1=yp2;
end
time=[1:
1:
50];
n=0.28*rand（size（time））;%产生的SUB1随机噪声
n1=0.3*rand（size（time））;%产生的SUB2随机噪声
while（k<=50）
%functiondealwith
for（T=1:
20）
X1=x1*se;
X2=x2*sd;
if（X1<=-2）
X1=-2;
elseif（X1>=2）
X1=2;
end
if（X2<=-2）
X2=-2;
elseif（X2>=2）
X2=2;
end
%thehiddeninglayeroutputofFNN
fori=1:
3
forj=1:
3
A=[（X1-a11（:
i））/b11（:
i）].^2;
B=[（X2-a21（:
j））/b21（:
j）].^2;
h（i,j）=exp（-（A+B）/2）;
end
end
%theoutput
sum=0;
fori=1:
3
forj=1:
3
sum=sum+h（i,j）*v1（i,j）;
end
end
ot=sum;
cu=su*ot;
u2=u1+cu;
disp（u2）;
if（u2<0）
u2=0;
elseif（u2>=1）
u2=1;
end
y2=0.5*y1+2.5*u2+2.5*u1+n1（:
k）+0.01*y12;%+n1（:
k）+0.01*y12表示随机噪声和子系统间的相互耦合
disp（['theoutputynumberis'int2str（T）]）;
disp（y2）;
Y（:
k）=y2;
E=0.5*（sp-y2）.^2;
e2=sp-y2;
Es（:
k）=e2;
x1=e2;
x2=e2-e1;
e0=e1;
e1=e2;
delot=（sp-y2）*2.5*su;
fori=1:
3
forj=1:
3
dv=v1（i,j）-v0（i,j）;
v2=v1（i,j）+p13*delot+q13*dv;
v3（i,j）=v2;
end
end
%refreshingthecenterandwidth
%a11
s1=0;
forj=1:
3
s1=s1+v1（1,j）*h（1,j）;
end
pa11=s1;
a110=a10（:
1）;
a111=a11（:
1）;
dela11=pa11*（X1-a111）/b11（:
1）.^2;
da11=a111-a110;
a112=a111+p1*dela11+q1*da11;
a10（:
1）=a111;
a11（:
1）=a112;
%a12
s2=0;
forj=1:
3
s2=s2+v1（2,j）*h（2,j）;
end
pa12=s2;
a120=a10（:
2）;
a121=a11（:
2）;
dela12=pa12*（X1-a121）/b11（:
2）.^2;
da12=a121-a120;
a122=a121+p2*dela12+q2*da12;
a10（:
2）=a121;
a11（:
2）=a122;
%a13
s3=0;
forj=1:
3
s3=s3+v1（3,j）*h（3,j）;
end
pa13=s3;
a130=a10（:
3）;
a131=a11（:
3）;
dela13=pa13*（X1-a131）/b11（:
3）.^2;
da13=a131-a130;
a132=a131+p3*dela13+q3*da13;
a10（:
3）=a131;
a11（:
3）=a132;
%b11
pb11=pa11;
b110=b10（:
1）;
b111=b11（:
1）;
delb11=pb11*[（X1-a111）].^2/b111.^3;
db11=b111-b110;
b112=b111+p4*delb11+q4*db11;
b10（:
1）=b111;
b11（:
1）=b112;
%b12
pb12=pa12;
b120=b10（:
2）;
b121=b11（:
2）;
delb12=pb12*[（X1-a121）].^2/b121.^3;
db12=b121-b120;
b122=b121+p5*delb12+q5*db12;
b10（:
2）=b121;
b11（:
2）=b122;
%b13
pb13=pa13;
b130=b10（:
3）;
b131=b11（:
3）;
delb13=pb13*[（X1-a131）].^2/b131.^3;
db13=b131-b130;
b132=b131+p6*delb13+q6*db13;
b10（:
3）=b131;
b11（:
3）=b132;
%a21
s4=0;
fori=1:
3
s4=s4+v1（i,1）*h（i,1）;
end
pa21=s4;
a210=a20（:
1）;
a211=a21（:
1）;
dela21=pa21*（X2-a211）/b21（:
1）.^2;
da21=a211-a210;
a212=a211+p7*dela21+q7*da21;
a20（:
1）=a211;
a21（:
1）=a212;
%a22
s5=0;
fori=1:
3
s5=s5+v1（i,2）*h（i,2）;
end
pa22=s5;
a220=a20（:
2）;
a221=a21（:
2）;
dela22=pa22*（X2-a221）/b21（:
2）.^2;
da22=a221-a220;
a222=a221+p8*dela22+q8*da22;
a20（:
2）=a221;
a21（:
2）=a222;
%a23
s6=0;
fori=1:
3
s6=s6+v1（i,3）*h（i,3）;
end
pa23=s6;
a230=a20（:
3）;
a231=a21（:
3）;
dela23=pa23*（X2-a231）/b21（:
3）.^2;
da23=a231-a230;
a232=a231+p9*dela23+q3*da23;
a20（:
3）=a231;
a21（:
3）=a232;
%b21
pb21=pa21;
b210=b20（:
1）;
b211=b21（:
1）;
delb21=pb21*[（X2-a211）].^2/b211.^3;
db21=b211-b210;
b212=b211+p10*delb21+q10*db21;
b20（:
1）=b211;
b21（:
1）=b212;
%b22
pb22=pa22;
b220=b20（:
2）;
b221=b21（:
2）;
delb22=pb22*[（X2-a221）].^2/b221.^3;
db22=b221-b220;
b222=b221+p11*delb22+q11*db22;
b20（:
2）=b221;
b21（:
2）=b222;
%b23
pb23=pa23;
b230=b20（:
3）;
b231=b21（:
3）;
delb23=pb23*[（X2-a231）].^2/b231.^3;
db23=b231-b230;
b232=b231+p12*delb23+q12*db23;
b20（:
3）=b231;
b21（:
3）=b232;
v0=v1;
v1=v3;
if（abs（e1）<0.00015）
break;
end
end
a11
a21
b11
b21
v3
y0=y1;
y1=y2
u0=u1;
u1=u2;
%addingthesecondchannel
%权向量初始化部分
a102=[-202];
a112=[-202];
a202=[-202];
a212=[-202];
b102=[1.51.51.5];
b112=[1.51.51.5];
b202=[1.51.51.5];
b212=[1.51.51.5];
v02=[-1-0.5-0.5;-0.500.5;0.50.51];
v12=[-1-0.5-0.5;-0.500.5;0.50.51];
%+++++++++++++++++++++++++++++++++++++%子系统2（SUB2）的J循环开始
forJ=1:
100
ep2=5-yp12;
pid2=kp2*（ep12-ep02）+ki2*ep12;
up22=up12+pid2;
yp22=0.5*yp12+1.25*up22+1.25*up12;
%yp2=0.8333*yp1-0.1667*yp0+1.6667*up2+1.6667*up1;
yp2（:
J）=yp22;
up02=up12;
up12=up22;
ep02=ep12;
yp02=yp12;
yp12=yp22;
end
%while（k<=250）
%functiondealwidth
for（T=1:
20）
X12=x12*se2;
X22=x22*sd2;
if（X12<=-2）
X12=-2;
elseif（X12>=2）
X12=2;
end
if（X22<=-2）
X22=-2;
elseif（X22>=2）
X22=2;
end
%thehiddeninglayeroutputofFNN,
fori=1:
3
forj=1:
3
A=[（X12-a112（:
i））/b112（:
i）].^2;
B=[（X22-a212（:
j））/b212（:
j）].^2;
h（i,j）=exp（-（A+B）/2）;
end
end
%theoutput
sum2=0;
fori=1:
3
forj=1:
3
sum2=sum2+h（i,j）*v12（i,j）;
end
end
ot=sum2;
cu=su2*ot;
u22=u12+cu;
disp（u22）;
if（u22<0）
u22=0;
elseif（u22>=1）
u22=1;
end
y22=0.5*y12+1.25*u22+1.25*u12+n（:
k）+0.01*y1;%+n（:
k）+0.01*y1表示随机噪声和子系统间的相互耦合
disp（['theoutputy2numberis'int2str（T）]）;
disp（y22）;
Y2（:
k）=y22;
E2=0.5*（sp2-y22）.^2;
e22=sp2-y22;
E22（:
k）=e22;
x12=e22;
x22=e22-e12;
e02=e12;
e12=e22;
delot=（sp2-y22）*1.25*su2;
fori=1:
3
forj=1:
3
dv=v12（i,j）-v02（i,j）;
v22=v12（i,j）+p132*delot+q132*dv;
v32（i,j）=v22;
end
end
%refreshingthecenterandwidth
%a11
s12=0;
forj=1:
3
s12=s12+v12（1,j）*h（1,j）;
end
pa112=s12;
a1102=a102（:
1）;
a1112=a112（:
1）;
dela112=pa112*（X12-a1112）/b112（:
1）.^2;
da112=a1112-a1102;
a1122=a1112+p12*dela112+q12*da112;
a102（:
1）=a1112;
a112（:
1）=a1122;
%a12
s22=0;
forj=1:
3
s22=s22+v12（2,j）*h（2,j）;
end
pa122=s22;
a1202=a102（:
2）;
a1212=a112（:
2）;
dela122=pa122*（X12-a121）/b112（:
2）.^2;
da122=a1212-a1202;
a1222=a1212+p22*dela122+q22*da122;
a102（:
2）=a1212;
a112（:
2）=a1222;
%a13
s32=0;
forj=1:
3
s32=s32+v12（3,j）*h（3,j）;
end
pa132=s32;
a1302=a102（:
3）;
a1312=a112（:
3）;
dela132=pa132*（X12-a1312）/b112（:
3）.^2;
da132=a1312-a1302;
a1322=a1312+p32*dela132+q32*da132;
a102（:
3）=a1312;
a112（:
3）=a1322;
%b11
pb112=pa112;
b1102=b102（:
1）;
b1112=b112（:
1）;
delb112=pb112*[（X12-a111）].^2/b1112.^3;
db112=b1112-b1102;
b1122=b1112+p42*delb112+q42*db112;
b102（:
1）=b1112;
b112（:
1）=b1122;
%b12
pb122=pa122;
b1202=b102（:
2）;
b1212=b112（:
2）;
delb122=pb122*[（X12-a1212）].^2/b1212.^3;
db122=b1212-b1202;
b1222=b1212+p52*delb122+q52*db122;
b102（:
2）=b1212;
b112（:
2）=b1222;
%b13
pb132=pa132;
b1302=b102（:
3）;
b1312=b112（:
3）;
delb132=pb132*[（X12-a1312）].^2/b1312.^3;
db132=b1312-b1302;
b1322=b1312+p62*delb132+q62*db132;
b102（:
3）=b1312;
b112（:
3）=b1322;
%a21
s42=0;
fori=1:
3
s42=s42+v12（i,1）*h（i,1）;
end
pa212=s42;
a2102=a202（:
1）;
a2112=a212（:
1）;
dela212=pa212*（X22-a2112）/b212（:
1）.^2;
da212=a2112-a2102;
a2122=a2112+p72*dela212+q72*da212;
a202（:
1）=a2112;
a212（:
1）=a2122;
%a22
s52=0;
fori=1:
3
s52=s52+v12（i,2）*h（i,2）;
end
pa222=s52;
a2202=a202（:
2）;
a2212=a212（:
2）;
dela222=pa222*（X22-a2212）/b212（:
2）.^2;
da222=a2212-a2202;
a2222=a2212+p82*dela222+q82*da222;
a202（:
2）=a2212;
a212（:
2）=a2222;
%a23
s62=0;
fori=1:
3
s62=s62+v1（i,3）*h（i,3）;
end
pa232=s62;
a2302=a202（:
3）;
a2312=a212（:
3）;
dela232=pa232*（X22-a2312）/b212（:
3）.^2;
da232=a2312-a2302;
a2322=a2312+p92*dela232+q32*da232;
a202（:
3）=a2312;
a212（:
3）=a2322;
%b21
pb212=pa212;
b2102=b202（:
1）;
b2112=b212（:
1）;
delb212=pb212*[（X22-a2112）].^2/b2112.^3;
db212=b2112-b2102;
b2122=b2112+p102*delb212+q102*db212;
b202（:
1）=b2112;
b212（:
1）=b2122;
%b22
pb222=pa222;
b2202=b202（:
2）;
b2212=b212（:
2）;
delb222=pb222*[（X22-a2212）].^2/b2212.^3;
db222=b2212-b2202;
b2222=b2212+p112*delb222+q112*db222;
b202（:
2）=b2212;
b212（:
2）=b2222;
%b23
pb232=pa232;
b2302=b202（:
3）;
b2312=b212（:
3）;
delb232=pb232*[（X22-a2312）].^2/b2312.^3;
db232=b2312-b2302;
b2322=b2312+p122*delb232+q122*db232;
b202（:
3）=b2312;
b212（:
3）=b2322;
v02=v12;
v12=v32;
if（abs（e12）<0.00015）
break;
end
end
if（abs（e1）<=eps&abs（e）<=eps）
break;
else
k=k+1;
end
y02=y12;
y12=y22;
u02=u12;
u12=u22;
end
L=k-1;n2=n;
%L=k;
m=1:
L;
R=ones（size（m））;
sp=R*10;
sp2=R*5;
a112
a212
b112
b212
v12
%plot（m,sp,'r',m,y,'g',m,y,'go',m,y,'g.',m,yp,'b'）;
subplot（2,1,1）;
plot（m,sp,'k',m,Y,'rx',m,sp2,'k',m,Y2,'bx',m,Es,'r',m,E22,'b'）;
legend（'spisSUB1-input','YisSUB1-decoupling','sp2isSUB2-input','Y2isSUB2-decoupling','Esiserror1','E22iserror2'）;%图标炷
title（'The
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