智能控制模糊控制设计实例.ppt

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智能控制模糊控制设计实例

模糊控制器的设计 吴离蒙 刘晓萱 宋雨荷 模糊控制器组成 input 模糊化 模糊推理 清晰化 Fuzzification Fuzzy-inference 控制对象 output Defuzzification 模糊控制器 知识库 Knowledge base Plant Fig The structure of Fuzzy Control system ① ② ③ ④ 模糊控制器设计实例 倒锥形容器的液位模糊控制系统设计及实现: 受控对象:倒锥形容器的液位高度h 检测装置:测量容器底部压力来间接测量液位 执行机构:系统的执行机构为电磁阀V1,通过控制V1的开启度来控制液位。假设V1的开启度与液位呈线性关系。 模糊控制器:受控对象是倒锥形容器,其液位高度h和进水量Q间的关系不是线性关系,且有实质性,因此是较为复杂的控制对象。此类控制对象采用模糊控制器是可取的方案。 首先确定模糊控制器结构。 为得到良好的控制性能,观测液位误差e和误差变化ec,而控制量只有一个——电磁阀V1的开启电压u。因此,模糊控制器采用两输入单输出的二维结构。 2.确定语言变量。 需要确定的语言变量有3个: 误差e 误差变化ec 输出控制电压u 设液位给定高度hd,实际高度h,则液位误差e=hd-h,取其语言变量为E,论域X={-3,-2,-1,0,+1,+2,+3},论域上模糊子集是Ai(i=1,2,…,7),相应语言值为{正大(PB),正中(PM),正小(PS),零(Z),负小(NS),负中(NM),负大(NB)}。分别表示当前水位h相对设定值hd为:“极低”、“很低”、“偏低”、“正好”、“偏高”、“很高”、“极高”。 2.1 误差e 2.2误差变化ec 系统液位误差前后两次采样值变化量是ec=e2-e1=(hd-h1)-(hd-h2)=h2-h1,取其语言变量为EC,论域Y={-3,-2,-1,0,+1,+2,+3},论域上的模糊子集是Bj(j=1,2,3,…,5),相应语言值为{正大(PB),正小(PS),零(Z),负小(NS),负大(NB)}。分别表示当前水位变化h2-h1为:“快速上升”、“上升”、“不变”、“下降”、“快速下降”。 2.3输出控制电压u 系统输出控制量u,取其语言变量为U,论域Z={-3,-2,-1,0,+1,+2,+3},论域上模糊子集是Ck(k=1,2,3,…,7),相应语言值为{正大(PB),正中(PM),正小(PS),零(Z),负小(NS),负中(NM),负大(NB)}。分别表示控制执行机构动作为:“发水位高限报警,关闭阀门V1”、“阀门V1开度减小量大”、“阀门V1开度减小量小”、“阀门V1开度不变”、“阀门V1开度增加量小”、“阀门V1开度增加量大”、“发水位低限报警,并阀门V1开度为最大”。 3 确定语言值隶属度函数。 对上面各语言之给定其模糊化的隶属度函数,这里选择三角形函数。 4 建立模糊控制规则 If E=PB and EC=NB or NS or Z then U=NB If E=PB and EC=PB or PS then U=NM If E=PM and EC=NB or NS then U=NB If E=PM and EC=PB then U=NS If E=PM and EC=PS or Z then U=NM If E=PS and EC=NB then U=NM If E=PS and EC=NS or Z then U=NS If E=PS and EC=PB or PS then U=Z If E=Z and EC=NB or NS then U=NS If E=Z and EC=PB or PS then U=PS If E=Z and EC=Z then U=Z If E=NS and EC=NB or NS then U=Z If E=NS and EC=Z or PS then U=PS If E=NS and EC=PB then U=PM If E=NM and EC=NB then U=PS If E=NM and EC=Z or NS then U=PM If E=NB and EC=NS or NB then U=PM If E=NM and EC=PB or PS then U=PB If E=NB and EC=Z or PS or PB then U=PB E Ai U Ck EC Bj A1 PB A2 PM A3 PS A4 Z A5 NS A6 NM A7 NB B1 PB NM C6 R2 NS C5 R4 Z C4 R6 PS C3 R10 PM C2

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