智能控制课后仿真

1、XrAN UNIVE尺OF SCIEWCE AND TECHNOLOGY智能控制课后仿真报告院 （系）：电气与控制工程学院专业班级：自动化1301班姓 名：杨 光 辉学 号:1306050115题目2-3:求二阶传递函数的阶跃相应Gp(S)取采样时间为p S 25S1ms进行离散化。参照专家控制仿真程序，设计专家PID控制器，并进行MATLAB仿真。专家PID控制MATLAB仿真程序清单：%Exoert PID Con trollerclear all ; %清理数据库中所有数据close all ; %关闭所有界面图形ts=O.OO1; %对象采样时间， 1mssys=tf(133,1,25

2、,0);%受控对象的传递函数dsys=c2d(sys,ts,'z'); %连续系统转化为离散系统num,den=tfdata(dsys,'v' ); %离散化后参数，得num 和 den 值u_仁0;u_2=0;%设定初值，u_1是第(k-1)步控制器输岀量y_仁0;y_2=0;%设定初值，y_1是第(k-1)步系统对象输岀量x=0,0,0'%设定误差x1误差导数x2误差积分x3变量初值x2_仁0;%设定误差导数x2_1的初值kp=0.6;%设定比例环节系数ki=0.03;%设定积分环节系数kd=0.01;%设定微分环节系数error_仁0;%设定误差e

3、rror_1 的初值for k=1:1:5000 %for循环开始，k从1变化到500，每步的增量为1time(k)=k*ts;%仿真时长0.001 0.5sr(k)=1.0;%Traci ng Step Sig nalu(k)=kp*x(1)+kd*x (2)+ki*x(3);%Expert con trol rule%Rule1: Un closed con trol rule系统输入信号%PID Con trollerPID规则1 :开环控制控制器if abs(x(1)>0.8%if 循环开始，产生式规则，if.then.u(k)=0.45;%控制器输岀量等于;误差的绝对值大于el

4、seifabs(x(1)>0.40u(k)=0.40;elseifabs(x(1)>0.20u(k)=0.12;if x(1)*x(2)>0|(x(2)=0)if abs(x(1)>=0.05u(k)=u_1+2*kp*x(1);%if循环开始，如果误差增大或不变 %内嵌if循环开始，如果误差绝对值大于% 空制器输出量施加较强控制elseif abs(x(1)>0.01 u(k)=0.10;end %if循环结束%Rule2 规贝U 2%控制器输出量施加一般控制else %否则 u(k)=u_1+0.4*kp*x(1);end %内嵌 if 循环结束 end %i

5、f 循环结束 %Rule3 规则 3 if (x(1)*x(2)<0&x(2)*x2_1>0)|(x(1)=0) %if 循环开始，如果误差减小或消除 u(k)=u(k);%控制器输出量不变end %if 循环结束%Rule4 规则 4if x(1)*x(2)<0&x(2)*x2_1<0 %if 循环开始，如果误差处于极值状态if abs(x(1)>=0.05%内嵌 if 循环开始，如果误差绝对值大于u(k)=u_1+2*kp*error_1;%控制器输出量施加较强控制else %否则u(k)=u_1+0.6*kp*error_1;%控制器输出量施

6、加一般控制end %内嵌 if 循环结束end %if 循环结束%Rule5:Integration separation PI control 规则 5; 运用 PI 控制来消除误差 if abs(x(1)<=0.001 %if 循环开始如果误差绝对值小于(很小) u(k)=0.5*x(1)+0.010*x(3);%控制器输出量用比例和积分输出end %if 循环结束%Restricting the output of controller 对控制输出设限if u(k)>=10u(k)=10; %设控制器输出量上限值endif u(k)<=-10u(k)=-10;%设控制器

7、输出量下限值end%Linear model Z变化后系统的线性模型y(k)=-den(2)*y_1-den(3)*y_2+num(1)*u(k)+num(2)*u_1+num(3)*u_2; error(k)=r(k)-y(k); %系统误差 error 的表达式，等于系统输入减去输出%Return of parameters-%每步计算时的参数更新u_2=u_1;u_1=u(k);%u(k)代替 u_1y_2=y_1;y_1=y(k);%y(k)代替 y_1x(1)=error(k);%Calculating P 赋误差error 值于 x1x2_1=x(2);%赋值前步计算时的误差导数

8、X2 的值等于 X2_1x(2)=(error(k)-error_1)/ts;% Calculating D求误差导数 x2 ，用于下一步的计算x(3)=x(3)+error(k)*ts; % Calculating I 求误差积分 x3error_1=error(k);%赋误差 error 值于 error_1end %for 循环结束，整个仿真时长计算全部结束figure(1);%图形 1plot(time,r, 'b' ,time,y, 'r' ); %画图，以时间为横坐标，分别画出系统输入、输出随时 间的变化曲线xlabel( 'time(s)&

9、#39; );ylabel( 'r,y' ); %标注坐标figure(2);%图形 2plot(time,r-y,'r'); %画r-y,即误差随时间的变化曲线xlabel( 'time(s)' );ylabel( 'error' ); %标注坐标专家PID控制MATLAB仿真程序过程及结果:1.在MATLAB编辑环境下编写专家 PID控制仿真程序2.编译运行程序后Figure1:a* B郛：d&X i = ： jk -£ = X2 £ 口PID控制阶跃响应曲线Figure2: s“0x I«

10、; M反 n此 tqiRI : n 丄 k sn0B| 9误差响应随时间变化曲线题目3-4:如果A10.5且B0.iXiX2yiA 0.8 0.1且Bi0.50.20x1 x2yiyy3匹丄，则c 02丄。现已知y yzi Z2利用模糊推理公式(3.27 )和(3.28)求Ci，并采用MATLAB进行仿真。模糊推理MATLAB仿真程序清单:clearallcloseall；%清理数据库中所有数据;% 关闭所有界面图形？A=i;0.5;%输入各元素在A中的隶属度B=0.1,0.5,1;%输入各元素在B中的隶属度C=0.2,i;%输入各元素在C中的隶属度%Compound of A and B %

11、合成 A 和 Bfor i=i:2%人矩阵的行数取值ifor j=i:3%B矩阵的列数取值jAB(i,j)=min(A(i),B(j);%实现 A，B 的“与”关系endend%Tra nsfer to Colu mn %转换列向量T1=;%定义转置矩阵 T1for i=i:2%AB矩阵的行数取值iT1=T1;AB(i,:)'%转置 AB 矩阵end%Get fuzzy R %确立模糊关系矩阵 Rfor i=1:6%R矩阵列数取值ifor j=1:2%R矩阵行数取值jR(i,j)=mi n( T1(i),C(j)；%确定模糊关系矩阵 Rendend%A仁0.8,0.1;%输入各元素在A

12、1中的隶属度B仁0.5,0.2,0;%输入各元素在 B1中的隶属度for i=1:2%A1矩阵的行数取值 ifor j=1:3%B1矩阵的行数取值 jAB1(i,j)=min(A1(i),B1(j);%实现 A1 和 B1 的“与”关系endend%Tra nsfer to Row%转换行向量T2=;%定义转置矩阵T2for i=1:2%AB1矩阵的行数取值 iT2=T2,AB1(i,:);%扩展 A1B1 矩阵end%Get output C1%确定输岀for i=1:6%转置矩阵T2列数取值for j=1:2%模糊矩阵R行数取值D(i,j)=mi n(T2(i),R(i,j);C1(j)=

13、max(D(:,j);%输岀 C1 矩阵endend模糊推理MATLAB仿真程序过程及结果：1. 在MATLAB编辑环境下编写模糊推理仿真程序2. 编译运行程序后AB与关系：T1覧AB1釁A 川刘闢 #日j 2k3 dojble112340,1000.5TO012(M0CD0.5CMM0.50003456转置矩阵T1:变量T1T1 - | AB1AI i I 6x1 double12320.5OTQ31450.5000&0.50001模糊矩阵R:A1B1与关系:"变量-AB111T1期1A田 2x3 double123 |120.5&00|0.2000C0.1 WOO

14、JOOO034转置矩阵T2:输出矩阵C1:题目4-3:已知某一炉温控制系统，要求温度保持在600 C恒定。针对该控制系统有以下控制经验：(1) 若炉温低于600 C，则升压；低得越多升压越高。(2) 若炉温高于600C，贝y降压；高得越多降压越低。(3) 若炉温等于600C，则保持电压不变。设模糊控制器为一维控制器，输入语言变量为误差，输出为 控制电压。输入、输出变量的量化等级为7级，取5个模糊集。试设计隶属度函数误差变化划分表、控制电压变化划分表和模糊控制规则表。解：输入（e）以及输出（u）分为5个模糊集：NB、NS、Z0、PS PB。输入变量（e）以及输出变量（u）分为7个等级：-3、-2

15、、-1、0、+1、+2、+3。炉温变化e划分表隶属度变化等级-3-2-10123模糊集PB000000.51PS000010.50ZO000.510.500NS00.510000NB10.500000控制电压变化划分表隶属度变化等级-3-2-10123模糊集PB000000.51PS000010.50ZO000.510.500NS00.510000NB10.500000模糊控制规则表若（IF）NBeNSeZOePSePBe贝(THEN)NBuNSuZOuPSuPBu炉温模糊控制MATLAB仿真程序清单:%Fuzzy Con trol for fur nace temperaturecleara

16、ll;%清理数据库中所有数据close all;% 关闭所有界面图形a=n ewfis('fuzz_temperature'); %模糊炉温a=addvar(a.'in put','e'，-3,3);%Parameter e输入参数e的取值范围a=addmf(a.'in put',1, 'NB' , 'zmf'，-3,-1);a=addmf(a,'in put',1, 'NS' , 'trimf'，-3,-1,1);a=addmf(a,'in

17、put',1, 'Z', 'trimf'，-2,0,2);a=addmf(a,'in put',1,卩S' , 'trimf'，-1,1,3);a=addmf(a,'in put',1,卩B' , 'smf',1,3);a=addvar(a,'output','u'，-3,3);%Parameter u输出参数u的取值范围a=addmf(a,'output',1, 'NB' , 'zmf'，-3,

18、-1);a=addmf(a,'output',1, 'NS' , 'trimf'，-3,-2,1);a=addmf(a,'output',1, 'Z', 'trimf'，-2,0,2);a=addmf(a,'output',1,卩S' , 'trimf'，-1,2,3);a=addmf(a,'output',1,卩B' , 'smf',1,3);rulelist=1 1 11;%Edit?rule?base编辑规则库2

19、2 1 1;3 3 1 1;4 4 1 1;5 5 1 1;a=addrule(a,rulelist);a1=setfis(a,'DefuzzMethod','mom' ); %Defuzzywritefis(a1,'temperature');%Save to fuzzy file "temperature.fis"糊文件"temperature.fis"a2=readfis('temperature');figure(1);%图形1plotfis(a2);%画图figure(2);%图形2plotmf(a,'in put',1);%画图figure(3);%图形3plotmf(a,'output',1);%画图flag=1;%设标志位1if flag=1% 如果标志位为1showrule(a)%Show fuzzy rule base显示模糊规则库ruleview('temperature'); %Dynamic Simu