第五讲模糊控制器设计

第五讲模糊控制系统设计本次课程主要讲下面几个内容模糊控制系统的组成和工作过程模糊控制器的一般设计方法模糊化因子精确化方法模糊控制规则及控制规则表的建立模糊控制表的建立方法

模糊控制系统基本结构在控制系统模糊化过程模糊化就是输入值匹配成语言值的过程。同时输人值对于相应语言变量语言值的隶属度也被确定。输入值x可以和语言值C相匹配，也可以和语言值D相匹配。相应于C模糊集的隶属度是μc(x)，相应于D模糊集的隶属度是μd（x)。相应于A，B，E模湖集的隶屑度均为零，即μa(x)＝μb(x)＝μe(x)＝0知识库数据库论域离散化输入输出空间划分模糊子集隶属度函数规则库输入输出变量的选择模糊控制规则的建立精确化1最大隶属度法： 在所有规则推理结果的模糊集合中，隶属度最大的元素做为输出。2加权平均法：当上面的式子里的k取隶属函数时，就转化为

重心法模糊控制器的设计量化因子误差和它的实际变化范围分别记为e和{－l，l}，称{－l，l}为语言变量－误差的基本论域。语言变量－模糊误差记为e。它的语言变量值可以取[正很大，正中等，正小，零，负小，负中等，负很大]。

e的论域为[－n，……－1，0，1，……+n]例e＝（－50，50），X＝[－4，－3，－2，－1，0，1，2，3，4]比如e1＝27，e2＝33，把它们量化误差变化率和它的实际变化范围分别记为de和{－d，d}，称{－d，d}为语言变量－误差变化率的基本论域。语言变量－模糊误差变化率记为de。它的语言变量值可以取[正很大，正中等，正小，零，负小，负中等，负很大]。

de的论域为[－n，……－1，0，1，……+n]量化因子语言变量论域上的模糊集一般来说，在模糊控制中，取n＝6，5，4等数值。那么相应的论域有

[-6,-5,…-1,0,1,….5,6][-5,…-1,0,1,….5][-4,…-1,0,1,….4]等。语言变量值有PB（正大）、PM（中大）、PS（正小）、ZE（零）、NS(负小)、NM（负中）、NB（负大）等。将论域、模糊集用表来表示如下－6－5－4－3－2－10123456PB00000000000.30.81PM0000000000.810.80PSZENSNMNP10.80.30000000000精确化控制和它的实际变化范围分别记为u和{－h，h}，称{－h，h}为语言变量－误差变化率的基本论域。语言变量－模糊控制记为u。它的语言变量值可以取[正很大，正中等，正小，零，负小，负中等，负很大]。

u的论域为[－n，……－1，0，1，……+n]比例因子比如，U＝（－100，100），Z＝[-7,-6,….-1,0,1,……6,7]u＝－4那么把它精确化有设有集合A={PB,PM,PS,ZE,NS,NM,NB}<==>A={a1,a2,a3,a4,a5,a6,a7}B={PB,PM,PS,ZE,NS,NM,NB}<==>B={b1,b2,b3,b4,b5,b6,b7}C={PB,PM,PS,ZE,NS,NM,NB}<==>C={c1,c2,c3,c4,c5,c6,c7}建立控制表对应规则ife＝Aandde＝Bthenu＝C有模糊关系R＝A×B×C于是模糊关系R输入A1＝[0,0,…0,1,0…,0]iB1＝[0,0,…0,1,0,…,0]j那么，输出C1＝A1×B1○R上面是对应于一条模糊控制规则的情况，如果有n条规则的话，在用加权平均法求得控制输出，填入到控制表中得相应位置。将输入A1和B1的各个元素用1遍历，就得到完整的控制表。基本型模糊控制器设计误差的物理论域e*＝{-50,50}误差的模糊论域e＝[-4,-3,-2,-1,0,1,2,3,4]误差变化率的物理论域de*＝{-150,150}误差变化率的模糊论域de＝[-4,-3,-2,-1,0,1,2,3,4]控制的物理论域u*＝{-64,64}控制的模糊论域u＝[-4,-3,-2,-1,0,1,2,3,4]量化因子ke＝4/50,kde=4/150,ku=64/4误差e的赋值表－4－3－2－101234PB00000000.351PS000000.410.40ZE0000.210.2000NS00.410.400000NB10.350000000误差变化率de的赋值表－4－3－2－101234PB00000000.351PS000000.410.40ZE0000.210.2000NS00.410.400000NB10.350000000控制u的赋值表－4－3－2－101234PB00000000.351PS000000.410.40ZE0000.210.2000NS00.410.400000NB10.350000000控制规则Ife=NBandde=PBthenu=PBIfe=NBandde=PSthenu=PBIfe=NBandde=ZEthenu=PBIfe=NBandde=NSthenu=PBIfe=NBandde=NBthenu=PBIfe=NSandde=ZEthenu=PSIfe=NSandde=PSthenu=ZEIfe=NSandde=PBthenu=NSIfe=ZEandde=ZEthenu=ZEIfe=ZEandde=PSthenu=NSIfe=ZEandde=PBthenu=NB控制规则表NBNSZEPSPBNBPBPBPBPSNBNSPBPSPSZENBZEPBPSZENSNBPSPBZENSNSNBPBPBNSNBNBNBuede模糊量化设e*=7,ed*=27.把它们映射到下面的论域中（－4，－3，－2，－1，0，1，2，3，4）做量化得到由