智能控制课程的设计模糊控制算法的研究.docVIP

课程设计报告 课程名称： 智能控制课程设计 报告题目： 模糊控制算法研究 2014年11月10日 目录 一、课程设计的目的和要求 1 二、课程设计的步骤 1 1、模糊集合及论域的定义 1 2、系统的参数选择 1 3.最初的各个隶属函数的设置 2 4.用此控制器运行 4 5调节一下隶属函数 5 6.改变控制器的隶属函数度为梯形函数 6 7.在控制器之后、被控对象之前加扰动 7 8.改变被控对象的参数，研究其控制效果的变化情况 8 9、小结： 10 三、总结 10 一、课程设计的目的和要求 目的：1. 通过本次课程设计，进一步了解模糊控制的基本原理、模糊模型的建立和模糊控制器的设计过程； 2. 提高学生有关控制系统的程序设计能力； 3. 熟悉Matlab语言以及在智能控制设计中的应用。 要求：充分理解设计内容，并独立完成实验和课程设计报告 二、课程设计的步骤 假设系统的模型可以用二阶加纯滞后表示，即传递函数为。其中各参数分别为 1、模糊集合及论域的定义 对误差E、误差变化EC机控制量U的模糊集合及其论域定义如下： E、EC和U的模糊集合均为： {NB、NM、NS、0、PS、PM、PB} E和EC的论域为： {-6、-5、-4、-3、-2、-1、0、1、2、3、4、5、6} U的论域为： {-7、-6、-5、-4、-3、-2、-1、0、1、2、3、4、5、6、7}系统的参数选择 系统所选用的参数为：Saturation、Saturation1、Saturation2的范围分别为：[-6 6]、[-6 6]、[-7 7]，Transport Delay=2S。 通过调试得到PID模糊控制的参数：=4，=1.8，=0.07 下图为控制规则表 E u Ec -3 -2 -1 0 +1 +2 +3 -3 +1 +1 +1 +1 +2 +3 +3 -2 -1 +1 +1 +1 +2 +2 +3 -1 -2 -1 0 0 +1 +2 +2 0 -3 -2 -1 0 +1 +2 +2 +1 -3 -2 -1 0 0 +1 +2 +2 -3 -3 -2 -1 -1 +1 +1 +3 -3 -3 -2 -1 -1 -1 +1 3.最初的各个隶属函数的设置 误差E的隶属函数度 输出u的隶属函数 误差变化率Ec的隶属函数 4.用此控制器运行 得到的阶跃响应曲线为： 调节时间为=65s，调节时间满足要求 超调量=17.2%，满足要求 但是，稳态精度不满足要求，稳态误差为=8% 5调节一下隶属函数 如下图所示 运行得到最好的效果： 此时，调节时间为=74s80s，调节时间满足要求 超调量=22%30%，满足要求 稳态误差为=5.25%6%,满足要求 6.改变控制器的隶属函数度为梯形函数 如下图所示： 得到系统的阶跃响应曲线为 由图形可以看出，超调量增大，稳态误差增大，调节时间加长，控制性能下降 7.在控制器之后、被控对象之前加扰动 如图所示： 得到的阶跃响应曲线为： 因为是在模糊控制器之后加的干扰，效果不好，但是如果加在控制器之前的鲁棒性与一般的PID控制器的鲁棒性好 8.改变被控对象的参数，研究其控制效果的变化情况 （1）K改变，令K=38.5，得到阶跃响应曲线为： 控制效果基本不变 （2）改变600为580，得到的阶跃响应曲线为： 控制效果也基本不变 （3）将70改为67，得到的阶跃响应曲线为： （4）同时改变三个参数，得到的阶跃响应曲线为： 由以上可以看出，模糊控制算法对不同的控制对象的适应性很强，在一定的范围内改变被控对象的参数，控制效果基本不变。 9、小结： 模糊控制的优缺点：模糊控制具有能够得到良好的动态响应性能，并且不需要知道被控对象的数学模型（当然本实验中是已知道的），适应性强，上升时间快，鲁棒性好。 与PID控制相比有着很大的优势，采用PID控制虽然稳态性能较好，但是难以得到满意的动态响应性能，并且鲁棒性差。当然，模糊控制也有着自身的缺点，容易受到模糊规则等级的限制而引起误差，需要进一步改进。 2