智能控制实验.docx

实 验 报 告实验课程：智能控制学生姓名：学号：专业班级：2015年1月5日实验一 水箱液位的模糊控制一、实验目的熟悉模糊控制的特征、结构及学习算法通过实验进一步掌握模糊控制的原理及实现掌握用MATLAB进行控制系统仿真的方法5、设计模糊控制器来控制水箱液位二、实验设备及条件计算机（装有MATLAB仿真软件）三、实验原理以水位的模糊控制为例，如下图所示。设有一个水箱，通过调节阀可向内注水和向外抽水。设计一个模糊控制器，通过调节阀门将水位稳定在固定点附近。按照日常的操作经验，可以得到基本的控制规则：“若水位高于O点，则向外排水，差值越大，排水越快”；“若水位低于O点，则向内注水，差值越大，注水越快”。根据上述经验，按下列步骤设计模糊控制器：图1.1水箱的液位控制四、实验步骤1、确定观测量和控制量定义理想液位O点的水位为h0，实际测得的水位高度为h，选择液位差将当前水位对于O点的偏差e作为观测量。2 输入量和输出量的模糊化将偏差e分为五级：负大（NB），负小（NS），零（O），正小（PS），正大（PB）。根据偏差e的变化范围分为七个等级：-3，-2，-1，0，+1，+2，+3。得到水位变化模糊表1。表1-1水位变化划分表控制量u为调节阀门开度的变化。将其分为五级：负大（NB），负小（NS），零（O），正小（PS），正大（PB）。并根据u的变化范围分为九个等级：-4，-3，-2，-1，0，+1，+2，+3，+4。得到控制量模糊划分表2表1-2 控制量变化划分表3 模糊规则的描述根据日常的经验，设计以下模糊规则：（1）“若e负大，则u负大”（2）“若e负小，则u负小”（3）“若e为0，则u为0”（4）“若e正小，则u正小”（5）“若e正大，则u正大”其中，排水时，u为负，注水时，u为正。上述规则采用“IF A THEN B”形式来描述：（1） if e=NB then u=NB（2） if e=NS then u=NS（3） if e=0 then u=0（4） if e=PS then u=PS（5） if e=PB then u=PB根据上述经验规则，可得模糊控制表3表1-3 模糊控制规则表4 求模糊关系模糊控制规则是一个多条语句，它可以表示为U×V上的模糊子集，即模糊关系R：其中规则内的模糊集运算取交集，规则间的模糊集运算取并集。由以上五个模糊矩阵求并集（即隶属函数最大值），得：5、编程按上述步骤，设计水箱模糊控制的Matlab仿真程序。通过该程序，可实现模糊控制的动态仿真。%Fuzzy Control for water tankclear all;close all;a=newfis(fuzz_tank);a=addvar(a,input,e,[-3,3]); %Parameter ea=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,[-4,4]); %Parameter ua=addmf(a,output,1,NB,zmf,[-4,-1]);a=addmf(a,output,1,NS,trimf,[-4,-2,1]);a=addmf(a,output,1,Z,trimf,[-2,0,2]);a=addmf(a,output,1,PS,trimf,[-1,2,4]);a=addmf(a,output,1,PB,smf,[1,4]);rulelist=[1 1 1 1; %Edit rule base 2 2 1 1; 3 3 1 1; 4 4 1 1; 5 5 1 1];a=addrule(a,rulelist);a1=setfis(a,DefuzzMethod,mom); %Defuzzywritefis(a1,tank); %Save to fuzzy file tank.fisa2=readfis(tank);figure(1);plotfis(a2);figure(2);plotmf(a,input,1);figure(3);plotmf(a,output,1);flag=1;if flag==1 showrule(a) %Show fuzzy rule base rule