智能控制作业.doc

一、已知某一炉温控制系统，要求温度保持在600℃ 若炉温低于600 ℃ ，则升压；低得越多升压越高。 若炉温高于600 ℃ ，则降压；高得越多降压越低。 若炉温等于600 ℃ ，则保持电压不变。 设计模糊控制器为一维控制器，输入语言变量为误差，输出为控制电压。输入、输出变量的量化等级为7级，取5个模糊集。试设计隶属度函数误差变化划分表、控制电压变化划分表和模糊控制规则表。 要求有程序及注释，仿真结果和分析。 确定模糊控制器的输入输出变量 将600℃作为给定值t0 ,测量炉温为t(k)，则： 输入变量：e(k)= t(k)-t0 输出变量：触发电压 u 的变化量，该 u直接控制供电电压的高低。 （2）输入输出变量的模糊语言描述 输入输出变量的语言值：{负大（NB）,负小（NS）,零（ZE）,正小（PS）,正大（PB）} 设：e的论域为X，u 的论域为Y，均量化为七个等级： X= {-3，-2，-1，0，1，2，3}，Y={-3，-2，-1，0，1，2，3} 语言变量 E 和 U 的隶属函数赋值表（论域离散）： 隶属度 输入量e的变化等级 －3 －2 －1 0 1 2 3 模 糊 集 PB 0 0 0 0 0 0.5 1 PS 0 0 0 0 1 0.5 0 ZE 0 0 0.5 1 05 0 0 NS 0 0.5 1 0 0 0 0 NB 1 0.5 0 0 0 0 0 隶属度 输出量u的变化等级 －3 －2 －1 0 1 2 3 模 糊 集 PB 0 0 0 0 0 0.5 1 PS 0 0 0 0 1 0.5 0 ZE 0 0 0.5 1 05 0 0 NS 0 0.5 1 0 0 0 0 NB 1 0.5 0 0 0 0 0 （3）模糊控制规则 ①if E =NB then U =PB ②if E =NS then U =PS ③if E =ZE then U =ZE ④if E =PS then U =NS ⑤if E =PB then U =NB （4）求模糊控制表 IF NBe NSe ZOe PSe PBe THEN PBu PSu ZOu NSu NBu （5）控制量转化为精确量： 采用加权平均法： （6）计算模糊关系 R=(NBe×PBu)+ (NSe×PSu)+(ZEe×ZEu)+ (PSe×NSu) +(PBe×NBu) ZEe×ZEu =（0, 0, 0.5,1, 0.5,0,0）× （0,0 , 0.5, 1 , 0.5 , 0,0） 分别计算出矩阵NBe×PBu，NSe×PSu， ZEe×ZEu，PSe×NSu ，PBe×NBu求并集得： 查询表： e －3 －2 －1 0 1 2 3 u 3 2 1 0 －1 －2 －3 实际控制时，将测量到的误差量化后，从查询表中得到控制量再乘以比例因子Kn，即作为控制的实际输出。 （7）模糊决策 模糊控制器的输出为误差向量和模糊关系的合成，即u=eR。当误差e为NB时，e=[1,0.5,0,0,0,0,0]，控制器的输出u： （8）控制量的反模糊化 控制器输出为一维模糊向量，即： 如果按照“隶属度最大原则”进行反模糊化，则选择控制量为 u =3，增大压力使温度升高。这与e=NB时的实际操作经验是一致的。 程序设计及仿真 %Fuzzy Control for water tank clear all; close all; a=newfis(fuzz_temp); a=addvar(a,input,e,[-3,3]); %Parameter e a=addmf(a,input,1,NB,zmf,[-3,-1]); a=addmf(a,input,1,NS,trimf,[-3,-1,1]); a=addmf(a,input,1,Z,trimf,[-2,0,2]); a=addmf(a,input,1,PS,trimf,[-1,1,3]); a=addmf(a,input,1,PB,smf,[1,3]); a=addvar(a,output,u,[-3,3]); %Parameter u a=addmf(a,output,1,NB,zmf,[1,3]); a=addmf(a,output,1,NS,trimf,[-1,1,3]); a=addmf(a,output,1,Z,trimf,[-2,0,2]); a=addmf(a,output,1,PS,trimf,[-3,-1,1]); a=addmf(a,output,1,PB,smf,[-3,-1]); rulelist=[1 1 1 1; %Edit