第4章 4.1-4.5.1 模糊控制器的设计过程

智能控制4.1模糊控制系统概述/01模糊控制

结构：闭环控制系统

实现方式：基于计算机的控制系统

理论基础：模糊集合

控制策略：无模型控制4.2模糊控制器的设计方法/02确定输入和输出变量确定论域范围确定语言值确定隶属度函数1：确定输入和输出变量的模糊集合划分(1)确定输入和输出变量

输入：e=h(t)

-H

输出：du②确定论域范围，标准论域范围③确定语言值④确定隶属度函数其他步骤论域范围:[-4,-3,-2,-1,0,1,2,3,4]语言值:{NB,NS,ZO,PS,PB}

隶属度函数:三角函数

模糊化与去模糊化模糊化与去模糊化模糊化与去模糊化2

设计模糊控制器的规则eNBNSZOPSPBduPBPSZONSNBe=h(t)-He>0,h>20cm,du<0e<0,h<20cm,du>0e=0,h=20cm,du=04.2拓展讲解：

模糊控制器的完整运行回路/03增益系数的缩放例如：当

t=1s,输出液位高度

h(t)=10cm可得:e(t)=h(t)-H=-10cm已知,Ke=4/20可得

E(t)=<Ke*e(t)>=-2h=10cme=-10[-4,-3,-2,-1,0,1,2,3,4]E=-2教材62-63页如何将连续论域转化为离散论域?如果e的取值范围是[eL,eH]，eL为下限,eH为上限，那么,

同样，如果

u

的范围=[uL,uH],那么,增益系数模糊控制器ku设定值T－eEUukeE的论域范围:{-m,-m+1,…,-1,0,1,…,m-1,m}；U的论域范围:{-l,-l+1,…,-1,0,1,…,l-1,l}。<>是取整运算。去模糊化后的

U

可以被转化为实际输出

u

，如下所示。增益系数

P66-67例4.7例4.8模糊化:精确–模糊当前输入

E=-2[-4,-3,-2,-1,0,1,2,3,4]h=10cme=-10cmE=-2则模糊化后的输入为(NS),记为,NS教材58-59页当

E*=-3,它在NB和NS中的隶属度相同。有两种方法1)对于模糊论域上的任一精确量,如果只存在一个模糊集合,使得该精确量对应的隶属度最大,那么就将该模糊集合作为该精确量的模糊化结果。注意：如何将一个精确值模糊化2)重新定义一个模糊集合,该模糊集合在该元素上的隶属度为1,在论域中其他元素上的隶属度为0。教材58-59页eNBNSZOPSPBduPBPSZONSNB教材59页模糊推理教材59-61页eNBNSZOPSPBduPBPSZONSNB教材59-61页eNBNSZOPSPBduPBPSZONSNB4.3.4去模糊化1.最大隶属度法2.重心法[-4,-3,-2,-1,0,1,2,3,4]h=10cme=-10cmE=-2NSPS1.7教材61-62页注意:去模糊化方法MiddleofMaximum:MOMSmallestofMaximum:SOMLargestofMaximum:LOM平分线:平分线是一条垂直线，它将一个区域分成两个面积相等的子区域。质心:

曲线下方的面积的中心点。4.3.5输出结果的缩放假设Kdu=2.5,thenKdu*dU(t)=4.25,u(t)=u(0)+4.25=14.25Th=10cme=-10cmE=-2NSPS1.74.25u(0)=1014.25回顾整个循环过程e=-10cmE=-2NSPS1.74.25u(0)=1014.25h=10cm20.6总结一个模糊控制系统的实现过程模糊控制器模糊化模糊推理规则库去模糊化广义对象uy总结*模糊控制器的设计步骤Step1:确定语言值(输入与输出)Step2:确定模糊集合Step3:建立规则库Step4:选择模糊化、

模糊推理、去模糊化方法Ke,Ku

模糊控制器精确输入精确输出4.4模糊控制查询表/041、何为模糊控制查询表E:[-4,-3,-2,-1,0,1,2,3,4]du:[*,*,*,*,*,*,*,*]模糊控制器=查询表2、模糊控制查询表的获取(p73)foreachein[-4,-3,-2,-1,0,1,2,3,4]

模糊化

模糊推理

去模糊化end30模糊控制查询表的建立(p73-74)e=-431模糊控制查询表的建立(p73-74)e-4-3-2-101234du2.932.601.6710-1-1.67-2.60-2.93包括两个步骤:（1）离线计算:模糊控制查询表.（2）在线实现:得到当前e(t)，缩放后，搜索模糊控制查询表，然后输出相应的控制值。33关于模糊控制查询表，下列说法正确的有（）模糊查询表相当于离线计算好的模糊控制器模糊查询表可以代替模糊控制器使用模糊查询表给出的是输入、输出之间的关系模糊查询表增加了运算负担ABCD提交多选题3分此题未设置答案，请点击右侧设置按钮4.5.1两输入单输出水箱液位模糊控制系统设计/05（1）确定模糊控制器输入、输出变量的模糊集合划分两输入：e、ec单输出：du（2）控制规则e是NBec是NBdu是PBe是NBec是PBdu是?

dueNBNSZOPSPBecNBPBPBPBZO/PSNBNSPBPBPSNS/ZON