智能控制讲义第六章Matlab在模糊控制中的应用要素.doc

第6章 Matlab在模糊控制中的应用 Matlab（是“Matrix Laboratory”的缩写）是由美国Mathworks公司于1984年正式推出的一套高性能的科学计算软件。针对模糊逻辑尤其是模糊控制的迅速推广应用，MathWork公司在其MATLAB版中添加了Fuzzy Logic工具箱。该工具箱由长期从事模糊逻辑和模糊控制研究与开发工作的有关专家和技术人员编制。MATLAB Fuzzy Logic 工具箱以其功能强大和方便易用的特点得到了用户的广泛欢迎。模糊逻辑的创始人Zadeh教授称赞该工具箱“在各方面都给人以深刻的印象，使模糊逻辑成为智能系统的概念与设计的有效工具”。 在本章中，以Matlab6.5为开发环境，基于模糊控制工具箱（Fuzzy Logic Toolbox），通过一些简单直观的例子，对模糊控制系统进行分析、设计与研究，并通过对部分例子的详细说明，使读者能够初步掌握模糊逻辑工具箱的使用。 6.1 模糊逻辑工具箱函数 一、模糊逻辑工具箱函数简介 Matlab的模糊逻辑工具箱函数为模糊控制系统的分析与设计提供了许多工具箱函数，它们可按主题分为如下几大类：GUI（图形用户界面）工具、隶属度函数、FIS（模糊推理系统）数据结构管理、先进技术、Simulink仿真模块、模糊系统演示程序、其它函数。以函数名称与对应的功能格式分别用表6-1～6-7表示。 表6-1 GUI（图形用户界面）工具 函 数 功 能 函 数 功 能 anfisedit fuzzy mfedit 打开ANFIS编辑器的GUI 调用基本的FIS编辑器 隶属度函数编辑器 ruleedit ruleview surfview 规则编辑器和解析器 规则观察器和模糊推理方框图 输出曲面观察器 表6-2 隶属度函数 函 数 功 能 函 数 功 能 dsigmf gauss2mf gaussmf gbellmf pimf 由两个Sigmoid型隶属度函数之差构成的隶属度函数 联合高斯型隶属度函数 高斯型隶属度函数 广义钟型隶属度函数 ∏型隶属度函数 psigmf sigmf smf trapmf trimf zmf 由两个Sigmoid型隶属度函数的积构成的隶属度函数 Sigmoid型隶属度函数 S 型隶属度函数 梯型隶属度函数 三角形型隶属度函数 Z型隶属度函数 表6-3 先进技术 函 数 功 能 函 数 功 能 anfis fcm genfis1 Sugeno型FIS的训练程序 模糊C均值聚类 不使用数据聚类的方法从数据中生成FIS结构 genfis2 subclust 使用减法聚类的方法从数据中生成FIS结构 用减法聚类的方法寻找聚类中心 表6-4 FIS数据结构管理 函 数 功 能 函 数 功 能 addmf addrule addvar defuzz evalfis evalmf gensurf getfis mf2mf newfis1 在FIS中添加隶属度函数 在FIS中添加规则 在FIS中添加变量 对隶属度函数进行反模糊化 完成模糊推理计算 通用隶属度函数的计算 生成FIS输出曲面 获取模糊系统的特性 在两个隶属度函数之间进行参数转换 建立新的FIS parsrule plotfis piotmf readfis rmmf revar setfis showfis shoerule writefis 模糊规则解析 绘图表示FIS 绘制给定变量的所有隶属度函数 从磁盘中装入FIS 从FIS中删除某一变量的某一隶属度函数 从FIS中删除某一变量 设置模糊系统的属性 以分行的形式显示FIS结构的所有属性 显示FIS的规则 将FIS保存到磁盘中 表6-5 Simulink仿真模块 函 数 功 能 函 数 功 能 fuzblock Simulink模糊逻辑控制器库 sffis 用于Simulink的模糊推理S-函数 表6-6 其它函数 函 数 功 能 函 数 功 能 convertfis findcluster fuzarith FIS结构的版本变换 模糊C均值和减法聚类交换GUI 完成模糊算术运算 mam2sug fuzdemos 将Mamdanni型的FIS变换成Sugeno型的FIS 模糊逻辑工具箱演示程序列表 表6-7 模糊系统演示程序 函 数 功 能 函 数 功 能 defuzzdm fcdemo gasdemo juggler invkine irsf