模糊控制器的設計與實現《智能控制》實驗報告

ID:167667 · 發表于 2017-3-2 15:17

《智能控制》實驗報告

院別: 控制工程學院

課程名稱: 智能控制

實驗名稱: 模糊控制器設計與實現

實驗教室: 6110

指導教師: 朱明

小組成員（姓名，學號）:

方祝（2008073009）

評分：

模糊控制器的設計與實現

實驗目的
- 掌握模糊控制器的設計方法
- 比較模糊控制器與常規控制器的優缺點
- 訓練matlab程序設計能力

實驗內容
- 針對一個被控對象，定義輸入輸出的模糊變量及模糊控制規則
- 分別設計模糊控制器與常規控制器，測出兩種情況下系統的階躍響應
- 對實驗的結果進行對比分析

實驗步驟

針對實驗的要求，我們選取洗衣機模糊控制系統作為本次實驗的研究對象。

洗衣機的模糊推理

下圖所示是全自動洗衣機模糊控制推理的框圖。先是通過傳感器檢測衣服上的各種信息，之后進行模糊化處理并確定衣量、臟污程度的隸屬函數，再經過模糊推理和反模糊化處理最終得到洗滌時間的控制輸出量。

輸入語言變量以及各自語言值的確定

針對模糊控制器的每個輸入、輸出空間，要各自定義一個語言變量。對于洗衣機而言，可設衣量、臟污度兩個量為輸入語言變量。衣量的語言值定義為：特別少、少、較少、一般、較多、多、非常多；衣服臟污程度的語言值定義為：特別臟、臟、較臟、一般、較干凈、干凈、很干凈。

定義輸入變量各語言值的隸屬函數及論域

這里對所有輸入變量的語言值均取梯形的隸屬函數形式：下圖為輸入變量衣量、臟污度的語言值所對應的隸屬函數仿真的結果。這里所有語言變量論域均取為

【-6 -4 -2 0 2 4 6 】

輸入衣量隸屬函數

輸入衣服臟污度隸屬函數

輸出語言變量及各自語言值的確定

輸出語言變量其實就是模糊推理的后件，對于本實驗中得模糊控制器而言輸出語言變量就只是洗滌時間。洗滌時間的語言值設置可設置為：很短、短、較短、一般、較長、長、很長。

5、定義輸出變量各語言值的隸屬函數及論域

輸出語言變量語言值的隸屬函數如下圖所示。這里語言變量論域取【-10 -5 -2 0 2 5 10】

6、 模糊推理及模糊控制規則

模糊推理又是模糊控制系統的核心。以模糊概念為基礎，模糊控制信息可以通過模糊蘊涵和模糊邏輯的推理規則來獲取，并可以實現模擬人的決策過程。模糊控制器根據控制規則中蘊含的輸入、輸出模糊關系和實際的模糊取值，再通過模糊推理，和求解模糊關系方程即可得到輸出的模糊狀態。

在編輯器界面上點擊“View->Rules”界面，即可觀測模糊推理的過程，如

下圖所示

輸入變量衣量和臟污度關于輸出變量洗滌時間之間的整體相關情況如下圖所示：

7、對象選取以及simulink仿真

（1）任意設定一個二階系統為被控對象，如

（2）在simulink平臺下繪制出該控制對象的對于階躍響應輸入的PID控制器和模糊控制器的系統框圖。結合以上的的控制規則并且在matlab下進行仿真。觀察記錄圖形如下：

實驗結果

（1）PID控制與模糊控制的圖形仿真結果及對比

PID控制

模糊控制

兩種控制的仿真結果圖形對比

（2）實驗結果分析

由上圖可得，對于常規控制器即PTD控制器與模糊控制器相比較可知，PID達到穩定時間較長（大約在10s左右）并且起初有一定的擾動才打到穩定，而模糊控制器上升時間快，達到穩定時間短（大概在5.8s左右）并且無較大擾動。但對于模糊控制器來說其精確度還不夠，其追蹤的穩定性受其中的控制算法有關，同時對于具體的模糊控制的對象也有一定的影響，這也是導致其不夠穩定的原因。

參考文獻:

[1] 羅均、謝少蓉。智能控制工程及其應用實例。化學工業出版社

[2]尹朝慶、尹浩。人工智能與專家系統。中國水利水電出版社

word格式的完整實驗報告下載：

智能控制實驗報告（模糊控制）.doc (714 KB, 下載次數: 51)

ID:620937 · 發表于 2019-10-9 11:01

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模糊控制器的設計與實現《智能控制》實驗報告