西华大学智能控制实验指导书.docVIP

智能控制技术基础 实 验 指 导 书 西华大学 王富治 编 西华大学机械工程与自动化学院 实验一：模糊推理仿真与模糊PID控制器设计 一、实验目的： 1、掌握Matlab模糊工具箱的应用。? 2、掌握基本模糊推理系统编辑器的应用。 3、掌握Simulink模糊控制系统仿真方法。 4、掌握控制系统的模糊控制器设计方法。 二、实验设备 1、?PC机? 2、?Matlab软件 三、实验内容 完成教材p.61之4-4的上机内容。 四、实验步骤： 1、参考如下simulink仿真程序，完成教材p.60之4-4（1）。 说明： 1）PID controller 模块可通过如下方法得到：直接从现成的MATLAB例子中复制PID controller，可在MATLAB 命令窗口输入sltank，其中就有一个PID controller，直接复制即可‘fuzzf’); 3)双击simulink图的“Fuzzy logic controller”，输入a2. 4）运行simulink程序，记录仿真结果 3、对教材 4-4（3），参考教材程序 Fuzzy_PID.m 其中PID调整规则可参考教材P.48的整定规则。 注：带延时环节的传递函数格式为： Sys=tf([],[],’inputdelay”, #); 五、思考题： 1、说明仿真程序中如下函数的意义： Addvar addmf, addrule,setfis等函数的作用； 2、分析rulelist矩阵各行各列的含义，并以其中某一行为例（比如：1 2 1 1 1），说明其表达了什么控制规则？ 3、画出模糊自适应PID原理框图，并说明模糊自适应整定PID控制的基本原理。 实验二 BP网络实验 一 实验目的： 1、掌握Matlab神经网络工具箱的应用。 2、了解基本BP算法； 3、认识多层前馈神经网络的函数逼近能力； 4、了解BP网络在PID参数整定中的作用。 二、实验设备 1、?PC机? 2、?Matlab软件 三 实验内容 1、参考教材程序chap7_1, 完成教材p.142 之7-2之利用BP网络来进行非线性逼近: y(k)=(u(k-1)-0.9y(k-1))/(1+y(k-1)2)。 设计Matlab程序，给出基于BP网络函数逼近的实验结果 2参考教材程序chap7_2, 完成教材p.141 之7-1之利用BP网络来进行模式识别。 四 思考题： 1）当BP网络用于函数逼近时，输出层神经元的数目为多少？输入层神经元的数目又为多少？ 2）推导BP网络权值学习过程，理解并记忆。 实验三 基于遗传算法的函数优化实验。 一 实验目的： 1、掌握Matlab遗传算法工具箱的应用。 2、了解基本遗传算法； 3、了解遗传算法在函数优化中的应用。 二、实验设备 1、?PC机? 2、?Matlab软件 三 实验内容 1、遗传算法工具箱介绍。见附录。 2、根据遗传算法工具箱，求取如下函数的极值。 对x要求精确到小数点后4位。 要求，改变最大遗传代数，记录每次遗传迭代后的结果。 MATLAB遗传算法工具箱——gatbx 1工具箱的安装： 将 gatbx遗传算法工具箱导入到matlab的有哪些信誉好的足球投注网站路径中。 2 gatbx常用函数说明 1.函数bs2rvphen=bs2rv(chrom,fieldD)根据译码矩阵fieldD将二进制串矩阵chorm转换成实值向量，返回矩阵包含对应的种群表现型。fieldD=[len;lb;ub;code;scale;lbin;ubin]len：指明chorm中每个变量（基因）的二进制编码的长度，满足sum(len)==size(chorm,2)lb和ub：分别指明每个变量使用的上下边界code：指明每个变量的编码方式，1为标准二进制编码，0为格雷编码scale：指明每个变量的是否使用对数或算术刻度，1是对数刻度，0为算术刻度lbin和ubin：指明表示范围总是否包含每个边界，1表示包含，0不包含比如：fieldD=[56 9 7 %len 0 -5 -1 9 %lb10 0 10 20 %ub0 1 1 1 %code0 1 0 1 %scale1 1 1 0 %lbin0 1 0 0 ] %ubin表示chrom的每个个体（染色体）的编码规则为：共有4个变量（即每个染色体有4个基因），第1个基因体是使用5位标准二进制编码，上下边界为[0 10]，只包含上