智能控制课后仿真

1、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1306050115学号:题目2-3:求二阶传递函数的阶跃相应Gp(S)局取采样时间为1ms进行离散化。参照专家控制仿真程序，PIDft制器，并进行MATLAB仿真。专家PID控制MATLAB仿真程序清单：%Exoert PID Con troller；%清理数据库中所有数 据;%关闭所有界面图形 %对象采样时间，clear allclose allts=O.OO1;1mssys=tf(133,1,25,0);%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n um,de n=tfdata(ds

2、ys,v ); %离散化后参数，得num和den值u_1=0;u_2=0;%设定初值y_1=0;y_2=0;%设定初值u_1是第(k-1)步控制器输出量y_1是第(k-1)步系统对 象输出量误差导数x2误差积分x3变量初值x=0,0,0;%设定误差x1x2_1=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_1=0;%设定误差error1的初值for k=1:1:5000time(k)=k*ts;%仿真时长0.001 0.5sr(k)=1.0;%Trac ing Ste p Sig nal系统输入信

3、号u(k)=k p*x(1)+kd*x (2)+ki*x(3);%P ID Con troller PID控制器%Ex pert con trol rule%Rule1: Un closed con trol rule规则1 :开环控制if abs(x(1)0.8%if循环开始产生式规则，if.then.；误差的绝对值大于u(k)=0.45;%控制器输出量等于%for循环开始，k从1变化到500,每步的增量为1elseif abs(x(1)0.40u(k)=0.40;elseifabs(x(1)0.20u(k)=0.12;elseifabs(x(1)0.01u(k)=0.10;end %if循

4、环结束%Rule2 规则 2if x(1)*x(2)0|(x(2)=0) if%if循环开始，如果误差增大或不变abs(x(1)=0.05 u(k)=u_1+2*k%内嵌if循环开始，如果误差绝对值大于p*x(1);%控制器输出量施加较强控制else %否则u(k)=u_1+0.4*k p*x(1); end %内 嵌if循环结束end %if循%控制器输出量施加一般控制环结束%Rule3规则3if (x(1)*x (2) 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

5、&x( 2)*x2_1=0.05 u(k)=u_1+2*k%内嵌if循环开始，如果误差绝对值大于p*error_1;%控制器输出量施加较强控制u(k)=u_1+0.6*k p*error_1; end % 内嵌if循环结束end %if循%控制器输出量施加一般控制环结束else %否则%Rule5:lntegration separation PI control规则5;运用PI控制来消除误差if abs(x(1)=10u(k)=10;%设控制器输出量上限值end if u(k)=-10u(k)=-10;%设控制器输出量下限值end%Li near model Z变化后系统的线性模型y(k)=

6、-de n(2)*y_1-de n(3)*y_2+num(1)*u(k)+num(2)*u_1+ num(3)*u_2;的表达式，等于系统输入减去输出error(k)=r(k)-y(k);%系统误差errorRetur n of parameters每步计算时的参数更新u_2=u_1;u_1=u(k);%u(k)代替y_2=y_i;y_i=y(k)； x(1)=error(k); 乂2_1=)代替 y_i%Calculati ng P%赋值前步计算时的误差导数赋误差error值于x1X2的值等于X2 1x(2) = (error(k)-error_1)/ts;% Calculating D求误

7、差导数x2，用于下步的计算x(3)=x(3)+error(k)*ts;% Calculati ng I求误差积分x3error_1=error(k);end %for循环结束，%赋误差error值于error1整个仿真时长计算全部结束figured); % 图形plot(time,r, 间的变化b曲线time,y, r）；%画图，以时间为横坐标，分别画出系统输入、输出随时xlabel( time(s)figure(2););ylabel( r,y%图形）;%标注坐标plot(time,r-y.十)；画r-y,即误差随时间的变化曲线xlabel(time(s)；ylabel(error);%标注

8、坐标专家PID控制MATLAB仿真程序过程及结果:在MATLAB编辑环境下编写专家PID控制仿真程序 c nr wE畀存-11 q 7=利厂夷dm nLi =u-C. ?)L TKLI ；L.rS : Y : 忻 1721*厂 7 西nr严.：5iii： t亍-J衣：屯人嗅叫主一注上二吴jr jfc. im.Mf、1 口(* 亘匚轧一u_X 丁：”忘龙匚/Eh壬忙古.N岂专e_l&t_ hA ； a*.巾7巨音4严正厂肥FL厂；T-LIdr ZL 1 VHESi： !gEJ_li-ll-b*-： id上-41-11h W：二 fRjnju.lri-rilE*.ttas误差响应随时间变化曲线题目

9、3-4:如果X1X1空且BiX20.5X20.5yi0.2j 2，贝,【。现巳知Zi2，利用模糊推理公式（y1乙y y y3.27 )和（3.28）求 并采用MATLAB进行仿真。模糊推理MATLAB仿真程序清单:clear allclose allA=1;0.5;B=0.1,0.5,1;C=0.2,1;；%清理数据库中所有数据;%关闭所有界面图形？%输入各元素在A中的隶属度%输入各元素在b中的隶属度%输入各元素在C中的隶属度合成A和Bj%实现A，b的“与”关系转换列向量%Co mp ou nd of A and B %for i=1:2 %A矩阵的行数取值for i j=1:3 %B矩阵的列

10、数取值AB(i,j)=min(A (i) ,B(j);endend%Tra nsfer to Colu mn %T1=;%定义转置矩阵T1for i=1:2%AB矩阵的行数取值iT1=T1;AB(i,:);%转置ab矩阵end %Get fuzzy R %for i=1:6 %R矩阵确立模糊关系矩阵R列数取值ifor j=1:2 %R矩阵行数取值jR(i,j)=mi n( T 1(i) ,Ca)；%确定模糊关系矩阵Rend end %A仁0.8,0.1;%输入各元素在A1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for j=1:3%B1

11、矩阵的行数取值%实现A1和B1的“与”关系%Get out put C1%转置矩阵 for j=1:2%模糊矩阵D(i,j)=mi n( T2(i),R(i,j); C1(j)=max(D(:,j);for i=1:6确定输出、我列数取值R行数取值%输出C1矩阵AB1(i,j)=mi n(A1(i),B1(j);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T2=T2,AB1(i,:);%扩展 A1B1 矩阵endendend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L

12、：111- i I! _=rT - 7ii2X： 3. _l-uaClL .3 J11. -Eft - UL- df 、 -Ht 1J 113-7 FR 在二I pL i百旷；R it-i.H背兰-iTij S n ifctr S吕用厂dr L-ihr r L hr.Lttli .用 ILCal. J -iwfLi- C r I ai Offi*也叭6 融.； J L h 口时 1 凰|t n-： oi i.c.IT.Q： Y-ta a 齐云住：I 电 L iftiHK Rd rBs?-的r i|.芋1餐sHtK奉ll2.编译运行程序后AB与关系：T1 AE1 A A1 I 田 2kS doj

13、ble2341o.ioco|0.590012OJOOO0.5&(M0.50003转置矩阵T1:*翅-TI*TA_ET1AB1I A I Al田3 6x1 double1 23o.iooq20 占 ooo34只 0.50005160.50007模糊矩阵R:A1B1与关系:转置矩阵T2:2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。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

14、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-3、 一2、 一1、 0、 +1、 +2、 +3。PB。输入变量（e）以及输出变量（u）分为7个等级：炉温变化e划分表隶属度变化等级-3-2-10123模 PB000000.51糊 ps000010.50集 ZO000.510.500NS00.510000NB10.500000控制电压变化划分表隶属度变化等级-3-2-10123模PB000000.51糊PS000010.50集ZO000.510.500NS00.510000NB

15、10.500000模糊控制规则表若（IF）NBeNSeZOePSePBe贝 y (THEN)NBuNSuZOuPSuPBu炉温模糊控制MATLAB仿真程序清单:%Fuzzy Con trolfor furn ace temperatureclear all；%清理数据库中所有数据close all；%关闭所有界面图形a=n ewfis(fuzz_te mp erature)%模糊炉温a=addvar(a.inp ut,e, -3,3)；%P arameter ea=addmf(a.inp ut,1, NB , zmf，-3,-1)；a=addmf(a,inp ut,1, NS , trimf，

16、-3,-1,1)；a=addmf(a,inp ut,1, Z, trimf,-2,0,2)；a=addmf(a,inp ut,1, S , trimf,1, B , smf,-1,1,3)；a=addmf(a,inp ut,1,3)；a=addvar(a,out put,u, -3,3)；%P arameter ua=addmf(a,out put,1, NB , zmf,-3,-1)；a=addmf(a,out put,1, NS , trimf,-3,-2,1)；a=addmf(a,out put,1, Z, trimf,-2,0,2)；a=addmf(a,out put,1, S , t

17、rimf,1, B , smf,-1,2,3)；a=addmf(a,out put,1,3)；rulelist=1 1 11 1；%Edit?rule?base编辑规则库2211；输入参数e的取值范围输出参数U的取值范围1；1；1；a=addrule(a,rulelist);a1=setfis(a,DefuzzMethodmom）；%Defuzzywritefis(a1, 糊文件 temperature.fiste mp erature)；%Savetofuzzy file te mp erature.fis保存模a2=readfis(figure(1)；te mp erature%图形1)p

18、 Iotfis(a2)；%画图；figure(2)；%图形2plotmf(a,inp ut,1)；% 画图figure(3)；%图形3plotmf(a,out put,1)；%画图flag=1；%设标志位if flag=1%如果标志位为1showrule(a)%Show fuzzy rulebase显示模糊规则库ruleview( end %结束temperature)；%Dynamic Simulation动态模拟dis p()；);disp(fuzzy?c on troller?table:e=-3,+3,u=-3,+3disp(for i=1:1:7e(i )=i-4;Ulist(i)=evalfis(e(i),a2);end %结束Ulist=rou nd(Ulist)e=-3; %Error 山十曰u=evalfis(e,a2)%Us ing fuzzy inference利用模糊推理炉温模糊控制MATLAB仿真程序过程及结果:在MATLAB编辑环境下编写炉温模糊控制仿真程序二._ l6 *W* 4p . |l V - caii -bLL-、-r * fiF? ir .心 I J r *-*!*JIL!. =lt *4M