信息一班-10011311302-林雨辰-实验9.doc

学号： 10011311302 北京工商大学 实验九 基于matlab的自调整因子模糊控制器的设计 院 （系） 计算机与信息工程学院 专 业 控制理论与控制工程 学生姓名 林雨辰 2012年6月 实验九 基于matlab的自调整因子模糊控制器的设计 1.熟悉matlab的模糊逻辑工具箱 2.掌握使用用户界面方式来建立模糊逻辑控制系统的方法。 3.理解模糊控制系统的原理。 4.了解自调整因子法如何对传统的模糊控制方法进行改进。 5. 掌握用Matlab实现模糊控制系统仿真的方法。 二、实验设备及条件 1．计算机系统。 2．MATLAB仿真软件。 三、实验原理 带自调整因子的模糊控制器系统结构如图20所示，图中各参数的意义如下： (1) α为调整因子； (2) r，y分别为系统的设定值和系统的输出值(精确值)； (3) e、ec、u分别为系统误差、误差变化率和模糊控制器控制输出(精确量)； (4) E、EC、U分别为系统误差、误差变化率和模糊控制器输出(模糊量)； (5) Ke、Kec、Ku分别为误差、误差变化率的量化因子和控制量的比例因子。 带自调整因子的模糊控制器的设计原则如下： 该控制器通过修正因子改变控制规则，再用优化的控制规则进行控制，即通过对模糊规则的调整，从根本上提高模糊控制器的性能。通常情况下，模糊模型结构可用下列解析式来表示： 当误差较大时，控制系统的主要任务是消除误差。这时对误差在控制规则中的加权应该大些。相反，当误差较小时，系统已接近稳定，控制系统的主要任务是使系统尽快稳定。这样就要求误差的变化率在控制规则中起较大的作用。这样只靠一个固定的加权因子α就很难满足要求。于是考虑对α进行在线调整，以实现对模糊控制规则的自调整。 自调整因子α由模糊推理产生，因此相当于在原基本模糊控制器基础上增加了一个用于调整加权因子α的模糊控制器。其设计如下：将基本模糊控制器的输出误差E、误差变化率EC作为该模糊控制器的输入，输出α的论域取为{0,1}，模糊子集为{NB，NM，NS，ZO，PS，PM，PB}，确定隶属度函数后根据设计原则可得到控制规则，即可完成该模糊控制器的设计。 四、实验内容 (1) 设被控对象为带延迟的二阶系统，数学模型为 (2) 确定模糊控制论域和参数，设计模糊控制器的隶属度函数和控制规则。 (3) 确定调整加权因子α的模糊控制器的论域、隶属度函数、控制规则、比例因子及量化因子。 (4) 运行Simulink仿真程序，记录实验数据和控制曲线。 (5) 和普通模糊控制比较，并分析结果。 五、实验simulink仿真及仿真结果 1.simulink框图搭建 2.实验的matlab仿真结果 Scope的输出图像： Scope1的输出图像： 六、实验总结 Matlab是一个基于矩阵运算的软件， 我觉得想要学好MATLAB是不容易的，这是一件需要持之以恒的事，必须要坚持不懈的学习，还需要敢于开口向别人请教，更需要我们勤于思考，勤于记忆，勤于动手。程序设计是实践性和操作性很强的事情，需要我们亲自动手。因此，我们应该经常自己动手实际操作设计程序及框图搭建，熟悉MATLAB及simulink的操作，这对提高我们的操作能力非常有效。