实验五(一) 模糊控制仿真实验 .pdfVIP

实验五（1）模糊控制仿真实验

一、模糊逻辑推理系统的总体特征

模糊控制由于不依赖对象的数学模型而受到广泛的重视，计算机仿真是研

究模糊控制系统的重要手段之一。由MathWorks公司推出的Matlab软件，为控

制系统的计算机仿真提供了强有力的工具，特别是在Matlab4.2以后的版本中推

出的模糊工具箱(FuzzyToolbox)，为仿真模糊控制系统提供了很大的方便。由

于这样的模块都是由相关领域的著名学者开发的，所以其可信度都是很高的，仿

真结果是可靠的。

在Simulink环境下对PID控制系统进行建模是非常方便的，而模糊控制系

统与PID控制系统的结构基本相同，仅仅是控制器不同。所以，对模糊控制系

统的建模关键是对模糊控制器的建模。Matlab软件提供了一个模糊推理系统

（FIS）编辑器，只要在Matlab命令窗口键入Fuzzy就可进入模糊控制器编辑环

境。

二、Matlab模糊逻辑工具箱仿真

1.模糊推理系统编辑器（Fuzzy）

模糊推理系统编辑器用于设计和显示模糊推理系统的一些基本信息，如推理

系统的名称，输入、输出变量的个数与名称，模糊推理系统的类型、解模糊方法

等。其中模糊推理系统可以采用Mandani或Sugeuo两种类型，解模糊方法有最大

隶属度法、重心法、加权平均等。

打开模糊推理系统编辑器，在MATLAB的命令窗（commandwindow）内键入：

fuzzy命令，弹出模糊推理系统编辑器界面，如下图所示。

因为我们用的是两个输入，所以在Edit菜单中，选Addvariable„-input,

加入新的输入input,如下图所示。

选择input(选中为红框),在界面右边文字输入处键入相应的输入名称，例如,

温度输入用tmp-input,磁能输入用mag-input，等。

2.隶属度函数编辑器(Mfedit)

该编辑器提供一个友好的人机图形交互环境，用来设计和修改模糊推理系中

各语言变量对应的隶属度函数的相关参数，如隶属度函数的形状、范围、论域大

小等，系统提供的隶属度函数有三角、梯形、高斯形、钟形等，也可用户自行定

义。

双击所选input，弹出一新界面，在左下Range处和DisplayRange处,填入取

只范围，例如0至9（代表0至90）。

在右边文字文字输入Name处，填写隶属函数的名称，例如lt或LT(代表低温)。

在Type处选择trimf(意为：三角形隶属函数曲线，trianglemember

function),当然也可选其它形状。

在Params(参数)处，选择三角形涵盖的区间，填写三个值，分别为三角形底

边的左端点、中点和右端点在横坐标上的值。这些值由设计者确定。

用类似的方法设置输出output的参数。注意：我们共有9个规则，所以相应

地有9个输出隶属函数。默认3个隶属函数，剩下6个由设计者加入。点击Edit菜

单，选AddCustomMS„-继续填入相应参数即可。

见下图。

3用命令行函数实现烘干机模糊逻辑系统

通过隶属度函数编辑器来设计和修改“IF...THEN”形式的模糊控制规则。由

该编辑器进行模糊控制规则的设计非常方便，它将输入量各语言变量自动匹配，

而设计者只要通过交互式的图形环境选择相应的输出语言变量，这大大简化了规

则的设计和修改。另外，还可为每条规则选择权重，以便进行模糊规则的优化。

在上面的界面中，选Edit菜单，选择Rules,弹出一新界面RuleEditor.在底

部的选择框内，选择相应的IF„AND„THEN规则，点击Addrule键，上部框内

将显示相应的规则。本次课题中用到了9条左右的规则，依次加入。如下图所示：

4模糊逻辑工具箱仿真结果

模糊规则浏览器用于显示各条模糊控制规则对应的输入量和输出量的隶属度

函数。通过指定输入量，可以直接的显示所采用的控制规则，以及通过模糊推理

得到相应输出量的全过程，以便对模糊规则进行修改和优化。

所有规则填入后，选菜单View,选择Rules,弹出一新界面RuleViewer，如下

图所示。

上图表示当温度为45度、磁能为45瓦时，输出干度为约70个单位。左右拉

动界面中的两支红线，拉到欲选的近似值，右边图顶显示相应的干度结果。