標(biāo)題: 模糊控制器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)《智能控制》實(shí)驗(yàn)報(bào)告 [打印本頁(yè)]
作者: fang1239311 時(shí)間: 2017-3-2 15:17
標(biāo)題: 模糊控制器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)《智能控制》實(shí)驗(yàn)報(bào)告
《智能控制》實(shí)驗(yàn)報(bào)告
院 別: 控制工程學(xué)院
課程名稱: 智能控制
實(shí)驗(yàn)名稱: 模糊控制器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
實(shí)驗(yàn)教室: 6110
指導(dǎo)教師: 朱 明
小組成員(姓名,學(xué)號(hào)):
方 祝(2008073009)
評(píng) 分:
模糊控制器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
- 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/font>
- 掌握模糊控制器的設(shè)計(jì)方法
- 比較模糊控制器與常規(guī)控制器的優(yōu)缺點(diǎn)
- 訓(xùn)練matlab程序設(shè)計(jì)能力
- 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
- 針對(duì)一個(gè)被控對(duì)象,定義輸入輸出的模糊變量及模糊控制規(guī)則
- 分別設(shè)計(jì)模糊控制器與常規(guī)控制器,測(cè)出兩種情況下系統(tǒng)的階躍響應(yīng)
- 對(duì)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析
針對(duì)實(shí)驗(yàn)的要求,我們選取洗衣機(jī)模糊控制系統(tǒng)作為本次實(shí)驗(yàn)的研究對(duì)象。
下圖所示是全自動(dòng)洗衣機(jī)模糊控制推理的框圖。先是通過(guò)傳感器檢測(cè)衣服上的各種信息,之后進(jìn)行模糊化處理并確定衣量、臟污程度的隸屬函數(shù),再經(jīng)過(guò)模糊推理和反模糊化處理最終得到洗滌時(shí)間的控制輸出量。
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針對(duì)模糊控制器的每個(gè)輸入、輸出空間,要各自定義一個(gè)語(yǔ)言變量。對(duì)于洗衣機(jī)而言,可設(shè)衣量、臟污度兩個(gè)量為輸入語(yǔ)言變量。衣量的語(yǔ)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(yǔ)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(yǔ)言值的隸屬函數(shù)及論域
這里對(duì)所有輸入變量的語(yǔ)言值均取梯形的隸屬函數(shù)形式:下圖為輸入變量衣量、臟污度的語(yǔ)言值所對(duì)應(yīng)的隸屬函數(shù)仿真的結(jié)果。這里所有語(yǔ)言變量論域均取為
【-6 -4 -2 0 2 4 6 】
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輸入衣量隸屬函數(shù)
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輸入衣服臟污度隸屬函數(shù)
輸出語(yǔ)言變量其實(shí)就是模糊推理的后件,對(duì)于本實(shí)驗(yàn)中得模糊控制器而言輸出語(yǔ)言變量就只是洗滌時(shí)間。洗滌時(shí)間的語(yǔ)言值設(shè)置可設(shè)置為:很短、短、較短、一般、較長(zhǎng)、長(zhǎng)、很長(zhǎng)。
5、定義輸出變量各語(yǔ)言值的隸屬函數(shù)及論域
輸出語(yǔ)言變量語(yǔ)言值的隸屬函數(shù)如下圖所示。這里語(yǔ)言變量論域取【-10 -5 -2 0 2 5 10】
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6、 模糊推理及模糊控制規(guī)則
模糊推理又是模糊控制系統(tǒng)的核心。以模糊概念為基礎(chǔ),模糊控制信息可以通過(guò)模糊蘊(yùn)涵和模糊邏輯的推理規(guī)則來(lái)獲取,并可以實(shí)現(xiàn)模擬人的決策過(guò)程。模糊控制器根據(jù)控制規(guī)則中蘊(yùn)含的輸入、輸出模糊關(guān)系和實(shí)際的模糊取值,再通過(guò)模糊推理,和求解模糊關(guān)系方程即可得到輸出的模糊狀態(tài)。
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在編輯器界面上點(diǎn)擊“View->Rules”界面,即可觀測(cè)模糊推理的過(guò)程,如
下圖所示
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輸入變量衣量和臟污度關(guān)于輸出變量洗滌時(shí)間之間的整體相關(guān)情況如下圖所示:
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7、對(duì)象選取以及simulink仿真
(1)任意設(shè)定一個(gè)二階系統(tǒng)為被控對(duì)象,如
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(2)在simulink平臺(tái)下繪制出該控制對(duì)象的對(duì)于階躍響應(yīng)輸入的PID控制器和模糊控制器的系統(tǒng)框圖。結(jié)合以上的的控制規(guī)則并且在matlab下進(jìn)行仿真。觀察記錄圖形如下:
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(1)PID控制與模糊控制的圖形仿真結(jié)果及對(duì)比
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PID控制
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模糊控制
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兩種控制的仿真結(jié)果圖形對(duì)比
(2)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
由上圖可得,對(duì)于常規(guī)控制器即PTD控制器與模糊控制器相比較可知,PID達(dá)到穩(wěn)定時(shí)間較長(zhǎng)(大約在10s左右)并且起初有一定的擾動(dòng)才打到穩(wěn)定,而模糊控制器上升時(shí)間快,達(dá)到穩(wěn)定時(shí)間短(大概在5.8s左右)并且無(wú)較大擾動(dòng)。但對(duì)于模糊控制器來(lái)說(shuō)其精確度還不夠,其追蹤的穩(wěn)定性受其中的控制算法有關(guān),同時(shí)對(duì)于具體的模糊控制的對(duì)象也有一定的影響,這也是導(dǎo)致其不夠穩(wěn)定的原因。
參考文獻(xiàn):
[1] 羅均、謝少蓉。智能控制工程及其應(yīng)用實(shí)例。化學(xué)工業(yè)出版社
[2]尹朝慶、尹浩。人工智能與專家系統(tǒng)。中國(guó)水利水電出版社
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作者: 慧慧007 時(shí)間: 2019-10-9 11:01
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