模糊控制算法研究报告

1、智能控制课程设计报4专业：自动化班级：学号：学生：时 间：13年12月30目13年1月3目以下指导教师填写 分项成绩：出勤设计报告总成绩：指导教师：设计报告要求和成绩评走1报告彖设计任务书（设计计划几正丈，洪考脊料。设计任务书（设计计划丿由学生所A糸妥排指导救师编写,彖包揺设计地点.肘间. 安排和设计彖和要求等。正丈彖一般包据：（V 设计简述（设计对间.设计地点，设计方式寻丿；（2）设计彖 奴述；（3）设计成芫（图飯.表烙或计算结果等）；（4）设计小结和建议。洪考姿蚪色杨参考书和现场技术脊料寻。2书写用纨A4复印纨；封而.沒计任务书要求叹面幻印。3书写要求正丈彖手工玖面戎单面书写，字迹请楚，每

2、页20行左右，毎行30字左右.排刃整齐； 页码居中写在页面下方；纸面上下左右4側边距均为2厘耒。公式单占一行居中书写；插国要有图号和图題，图号和图題书写疫插團下方；态格要 有痕号和表題，表号和表題疫表格上方书写；杨理量单後和符号.奏考丈故引用和书写以及 图纨绘制要仔令冇关标准规沱；冇关细节可洪考我究毕业设计成芫规。4裝订裝订顺序：封面.设计任务书，正丈及洪考济料，封底；左边为裝订边.，三钉裝订. 中间钉反向裝订。5成绩评定谡计成绩一般由出窃 门0分人 赧告书写规性及成芫质量（50分八 考核（40分丿三 部分成绩合成后折合为优秀90-100分人 良好（80-89分人 中（70-79分八 及格（6

3、0 -69分丿戎不及烙（60分以下儿 设计考核可采取笔试.机试戎其它金追的方丸；不参加 考核或不交般告者成绩为零分。学习资料.校糊控制算廉研老课程设计的U的:1. 通过本次课程设计，进一步了解栈糊控制的基本斥理.核糊栈型的建立和根 糊控制器的设计过程。2. 提壽学生有关控制糸统的程序设计能力；3. 熟悉Matlab语言以及柱智能控制设计中的应用。二.课程役计的基本彖:假设糸统的模型可以用二阶加纯滞后表示，即传递.函数为Ke"(1 + 63)(1 + 02$)其中各参数分别为K =40, T= 10. T化=60, j = 2 o图1核糊控制糸统Simulink仿真栈童图1.用Matl

4、ab中的Simulink工具俞，组成一个栈糊技制糸统，如图1所示。2、采用模糊桂制算出，设计出能跟踪给定输入的栈糊控制器，对枚技糸统进行 仿真，绘制岀糸统的阶跃旳应曲线。(1J栈糊集合及论城的主义对谋差E、谖差变化EC机桂制量U的核糊集合及其论城定义如下：E、EC和U的栈糊集合均为：NB, NM, NS, 0、PS, PM, PBE和EC的论城为：-6,5、 -4, -3, -2,1, 0. 1, 2, 3, 4、 5, 6U的论城为：-6,5、 -4, -3, -2,1, 0. 1, 2, 3、 4、 5, 6上述.的三个栈糊集合都选取了 7个元素，主要目的是着眼于提爲稳总粉度。E、EC和U

5、的隶厲度函救图形如图2,3,4所示：学习资料.图2变量E的隶厲度函数.学习资料.ECfuzzylFIS Type:mQmdQniAnd melhodOr rnethDdImpiicationAggregationOeluzzifictbnminvmoxcentroid2Current VisbleNorrcTypeRangeK. input66HelpCbs©FIS Editor: fuzzyl回冈File Edit View File Edit View Insert Tools Desktop Window HelpAS Narre:Sdcctcd variable 'U

6、".学习资料.Updating Membership Function Editor图3变量EC的隶厲度函数Membership Function Edit or: fuzzyl 回冈File Edit ViewFIS VariablesCirrent VariabteNsmeTypeRengeDisplay RangeNameUTypeoitpitPararrcs-6 -6 -4(-6 61Current MembersHp Furction (click cn MF to select)NE图4变量U的隶厲度函数(2)核糊控制规则役计栈糊控制规则如下表所示:1棋糊技制规则愿NBN

7、MNSZ0PSPMPB| NBNBNBNBNBNSZ0PBNMNBNBNMNMNSZ0PBNSNBNMNSNSZ0PSPBZ0NBNMNSZ0PSPMPBPSNBNSZ0PSPSPMPBPMNBZ0PSPMPMPBPBPBNBZ0PSPBPBPBPB(3) 糸统的参数选择糸统所选用的参数为:Saturation、Saturation!. Saturation2的国分别为：-66. -6 6、-6 6, Transport Delay=2So通过调试a得到栈糊控制的洪数：Gain1=0.7, Gain=1.8, Gain2=1(4) 仿真结果：糸统的阶跌响应曲线如图5所示，其中上方的曲线代衷糸统

8、的阶跃响应.下方的曲线是糸统的栈糊控制量的变化。图5阶跃输入的响应曲线图本设计中控制糸统性能的要求为:错祺!未找到引用嫌。由图5中曲线可知：错谋！来找时引用源。28%错祺！未找到引用源。65s猪祺!未找到引用港。2.3%锵祺!未找到引用嫁错篌！未找到引用潦符合要求符今要求符合要求3. 改变栈糊控制赛中模糊变量的隶厲度函数，分析隶厲度函数和模糊挫制规则 对栈糊控制效果的影响。比较那种情况下的控制效果较好。如下图所示改变栈糊控制彖中的隶厲度函数为样形隶厲函数。图7变量E的隶厲度函救学习资料.图8变量EC的隶厲度函数图9变量U的隶厲度函数此肘糸统的阶跃响应曲线为:由以上的仿真结果可以看出梯形隶厲度函

9、数的糸统性能没有三角形隶厲度 函数的糸统性能好。此肘糸统的超调量变丸，上升肘间增丸，稔态谋差变丸。4、给糸统加上扰动，观疼此肘的阶趾响应曲线，看糸统是否仍然稔岌，并与无 扰动情况下的阶跃响应曲线进行比较。并比较栈糊控制和PID控制的鲁棒性。(1)加扰动肘的模空图如图11所示(其中stepl为幅值为0.02的阶更信号丿。图11加扰动后的糸统模型图学习资料.图12糸统的阶跃响应曲线rrctTort (1.f- - L.1/i,y T f糸统的阶跃响应曲线为：由图可知，糸统加上扰动之后，糸统仍煞是稳定的，糸统性能指标变化不大, 说刖有着良好的鲁棒性。丸其原因，A. Saturation!之希加的扰动

10、，相当于彼控 制对象的输入量A对应肘刻又并联了一个输入，从而症对应的各个肘刻和生于K 增益变丸；显而易见，K的增大，有珈于糸统的稔定，但是会使超调量炙大。调 整肘间变小，匀实脸的结果是吻合的。5、改变糸统的洪数，了解棋糊控制在糸统参数发生变化肘的控制效果。并与P / Z)控制器作用下糸统参数发生变化肘的控制效果进行比较，思考栈糊控制和对 于传统控制的优点。(1J当糸统开环增益k分别取k=35,k=40和k=45肘糸统的阶跃响应如图所示。学习资料.学习资料.生糸统纯延肘错谖！来找到引用嫌。分别取得镁！未找列引用鎌 错镁！来我到引用源。和错祺！未找刊引用源。肘糸统的阶跃响应如图所示。“A'

11、f1厶1馳1_ - "1 1* 1;'A 7 1 1f ' / " . /V V043J406093KM1211«1W1332CO|ri»* cnzL) /、;/ /-一一 一X /y!”/ ”八,r-i juV/2040 60 &1(0120140160K0 200rn?图14糸统纯滞后肘间变化对糸统阶跃响应的影响(3)方糸统惯性肘间常数错蟆！未栈到弓用源。分别取错谋！未我到引用源。、锵误！未找刊引用盪。和锵谟！未找到引用源。肘糸统的阶跃响。.学习资料.I.*1.20.40.22U4UWwiuulfljuuwjiai2uu卩耐0

12、1席卩从图可以看出增丸K值，糸统的上升肘间减小，此肘超调量稍有增加；生糸 统的纯滯后肘间增大肘，糸统的翅调量增加较大。糸统的惯性肘间常救增大后使 糸统动态性能有所吟低，当肘间常数T2增大肘上升肘间增丸，但超调量有所障 低。三、栈糊控制的优点栈糊控制是一种基于规则的控制，它直揍采用语言型控制规则，出发点是现 场捺作人员的控制经验或和关专家的知识，淮.设计中不密要建立彼控对象的精确 的数学楼型，因而使得控制机理和策略易于接受与理解，设计简单，便于应用。 栈糊控制是基于启发性的知识及语t决策规则设计的，这有利于栈拟人工控制的 过程和方法，增強控制糸统的适应能力，使之具有一走的智能水平。通过本设计可以知道，栈糊控制具有能够得列良好的动态响应性能，并且不 常要知道彼控对象的数学栈型，适.应性强，上升肘间快，鲁棒性好。与PID控 制和比有着很丸的优势，采用PID控制虽然稔态性能较好，但是难以得到满意的 动态响应性能，并且鲁棒性差。栈糊控制也有着£身的缺点，家易受到栈糊规则 等级的喂制而引起谋差，需要进一步改进。凹、总鎗通过本次课程设计增加了对栈糊调节器的理解，认识到了栈糊控制森的优缺 Ao并进一步熟练了用Matlab中Simulink工具俞的应用，提需了勺己的动手能