模糊控制的MATLAB實現(xiàn)具體過程(強勢吐血推薦)精編版

1、 模糊推理系統(tǒng)編輯器Fuzzy 處理最頂層構(gòu)建問題，例如輸入輸出變量的數(shù)目、變量名等 激活（進入）方法：命令窗口(command window)執(zhí)行 Fuzzy命令。 激活模糊推理系統(tǒng)系統(tǒng)編輯器 ： 組成 輸入模糊變量圖形框 雙擊 Mfedit 模糊規(guī)則圖形框 雙擊 Ruleedit 輸出模糊變量圖形框 雙擊 Mfedit 基本屬性 基本屬性包括： 模糊集合合成運算（連接詞的運算） and min（最小法） prod（乘積法） or max（最大法） prober（概率法） prober(a,b)=a+b-ab 2. 蘊涵計算(Implication) min prod （乘積法） 3. 輸出

2、的合成計算Aggregation（模糊規(guī)則綜合采用的方法） Aggregation max prober （概率法） sum（求和法） prober(a,b)=a+b-ab 4. 逆模糊化計算(Defuzzification) centroid（重心法） mom（平均最大隸屬度法） som（最大隸屬度函數(shù)中的取最小值法）bisector（面積平分法） lom（最大隸屬度函數(shù)中的取最大值法） 在命令窗口鍵 入mfedit可激活隸 屬度函數(shù)編輯器 MATLAB的FIS結(jié)構(gòu)和存儲 1、FIS(模糊推理系統(tǒng))結(jié)構(gòu) 模糊推理系統(tǒng)是以一種FIS的結(jié)構(gòu)來表示和存儲的 訪問方法 GUI工具 函數(shù) 結(jié)構(gòu)名.成員

3、名 2、存儲（ .fis文件） 訪問 readfis讀 writefis寫 命令函數(shù) 1、隸屬度函數(shù) 函數(shù)trimf(表示triangular membership function) 格式：y=trimf(x,a b c) 其中：參數(shù)x指定變量論域范圍，參數(shù)a,b和c指定三角形 函數(shù)的形狀，該函數(shù)在b點處取最大值1，a,c點為0。 例：建立三角形隸屬度函數(shù)并繪制曲線。 x=0:0.1:10; y=trimf(x, 3 6 8); plot(x,y) xlable(trimf,P=3 6 8) 功能：建立三角形隸屬度函數(shù)。 函數(shù)trapmf(trap表示trapezium梯形) 格式：y=tr

4、apmf(x,a b c d) 其中：參數(shù)x指定變量論域范圍，參數(shù)a,b, c和d指定梯形隸 屬度函數(shù)的形狀，該函數(shù)在b,c點處取最大值1，a,d點為0。 功能：建立梯形隸屬度函數(shù)。 例： x=0:0.1:10; y=trapmf(x, 1 5 7 8); plot(x,y) xlable(trapmf,P=1 5 7 8) 函數(shù)gaussmf 格式：y=gaussmf(x,sig c) 功能：建立高斯型隸屬度函數(shù)。 其中：參數(shù)x指定變量論域范圍，參數(shù)c決定了函數(shù)的中心 點，sig決定了函數(shù)曲線的寬度。 2 1 () 2 x c ye 高斯函數(shù)的表達式為： 例： x=0:0.1:10; y=g

5、aussmf(x, 2 5); plot(x,y) xlable(gaussmf,P=2 5) 函數(shù)zmf 格式：y=zmf(x,a b) 功能：建立Z型隸屬度函數(shù)。 說明：曲線在（a,b）之間是光滑的樣條曲線，在a左 段為1，b右段為0,跳躍點是(a+b)/2。參數(shù)x指定變量論 域范圍。 例： x=0:0.1:10; y=zmf(x, 2 8); plot(x,y) xlable(zmf,P=2 8) 函數(shù)smf 格式：y=smf(x,a b) 功能：建立S型隸屬度函數(shù)。 說明：曲線在（a,b）之間是光滑的樣條曲線，在a左 段為0，b右段為1,跳躍點是(a+b)/2。參數(shù)x指定變量論 域范圍

6、。 例： x=0:0.1:10; y=smf(x, 2 8); plot(x,y) xlable(smf,P=2 8) 2、模糊邏輯系統(tǒng)輸入輸出變量及隸屬度函數(shù)的添加 函數(shù)addvar 功能：向模糊推理系統(tǒng)中添加語言變量。 格式：a=addvar(a, varType, varName, varBounds) 說明：參數(shù)列表中，a為模糊推理系統(tǒng)對應的矩陣變量名， varType用于指定語言變量的類型為字符型（如input 或output）； varName用于指定語言變量的名； varBounds用于指定語言變量的論域范圍。 注意：對于添加到同一個模糊推理系統(tǒng)的語言變量，按 先后順序自動編號，

7、編號從1開始，逐漸遞增。對于分屬 于輸入與輸出的不同語言變量則獨立地分別編號。 例：a=newfis(tipper); /創(chuàng)建并返回一個新的FIS系統(tǒng) a=addvar(a,input,service,0 10); getfis(a,input,1) /取得FIS的部分或全部屬性 函數(shù)addmf 功能：向模糊推理系統(tǒng)的語言變量添加隸屬度函數(shù)。 格式：a=addmf(a, varType, varIndex,mfName,mfType, mfParams) 說明：隸屬度函數(shù)只能為模糊推理系統(tǒng)中已經(jīng)存在的某 一語言變量的語言值添加隸屬度函數(shù)。參數(shù)列表中，a為 模糊推理系統(tǒng)對應的矩陣變量名， var

8、Type指定語言變量 類型的字符串（如input或output）； varIndex指定 語言變量編號的數(shù)字；mfName指定隸屬度函數(shù)名稱； mfType指定隸屬度函數(shù)類型； mfParams指定隸屬度函數(shù) 的參數(shù)。 注意：對于每個語言變量的隸屬度函數(shù)按該函數(shù)被添加的順 序編號，編號從1開始，依次遞增。 例：a=newfis(tipper); a=addvar(a,input,service,0 10); a=addmf(a,input,1,poor,guassmf,1.5 0); a=addmf(a,input,1,good,guassmf,1.5 5); a=addmf(a,input,

9、1,excellent,guassmf,1.5 10); plot(a,input,1) 3、FIS系統(tǒng)相關操作 函數(shù)newfis 功能：創(chuàng)建并返回一個新的模糊推理系統(tǒng)。 格式：a=newfis(fisName) 函數(shù)readfis 功能：從磁盤中讀出并返回模糊推理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)變量。 格式：Fismat=readfis(filename) 例：fismat=readfis(tipper); /tipper.fis已經(jīng)存在 說明：打開一個由filename指定的數(shù)據(jù)文件（.fis），并將 其加載到當前的工作空間(Workspace)中的變量Fismat中。 函數(shù)getfis 功能：取得模糊推理系統(tǒng)的

10、部分或全部屬性。 格式：getfis(a) /顯示系統(tǒng)所有屬性 getfis(a,fisprop) /顯示系統(tǒng)某一屬性 getfis(a,vartype,varindex,varprop) 例：a=readfis(tipper); getfis(a) 輸出結(jié)果：Name=tipper Type=mamdani NumInputs=2 例：getfis(a,input,1) 注：屬性為input或output時，后面的第三個參數(shù)指 定某一個輸入或輸出語言變量。 輸出結(jié)果：Name=service NumMFs=3 MFLabels=poor good excellent Range=0 10 例

11、：getfis(a,input,1,name) 輸出結(jié)果：service 函數(shù)showfis 功能：以分行的形式顯示模糊推理系統(tǒng)矩陣的所有屬性。 格式：showfis(fismat) 函數(shù)writefis 功能：將以矩陣形式保存在內(nèi)存中的模糊推理系統(tǒng)的數(shù) 據(jù)寫入磁盤文件中。 格式：writefis(fismat,filename) 例：writefis(a,my_file) type my_file.fis 函數(shù)setfis 功能：設置、改變模糊推理系統(tǒng)的屬性。 格式：FIS2=setfis(fis1,fispropname,newPropValue) 說明：參數(shù)fis1指明模糊推理系統(tǒng)的名稱

12、；fispropname 指明模糊推理系統(tǒng)的全局屬性； newPropValue指明此 屬性的新值。 例：a=readfis(tipper); a2=setfis(a,DefuzzMethod,mom); Defuzzification: centroid（重心法：系統(tǒng)默認） mom（平均最大隸屬度法） som（最大隸屬度函數(shù)中的取最小值法）bisector（面積平分法） lom（最大隸屬度函數(shù)中的取最大值法） 4、系統(tǒng)圖形顯示函數(shù) 函數(shù)plotfis 功能：繪制模糊推理系統(tǒng)的推理過程結(jié)構(gòu)框圖。 例：plotfis(tipper) 函數(shù)plotmf 功能：繪制語言變量所有語言值的隸屬度函數(shù)曲線

13、。 格式：plotmf(fismat,varType,varIndex) 說明：參數(shù)fismat指明模糊推理系統(tǒng)的對應矩陣變量 名稱；varType指明變量類型（input或output）； varIndex指明輸入或輸出語言變量的編號。 例： plotmf(a,input,2) 5、模糊規(guī)則建立 函數(shù)addrule 功能：向模糊推理系統(tǒng)添加模糊規(guī)則。 格式：a=addrule(a,rulelist) 說明：參數(shù)a為模糊推理系統(tǒng)對應的矩陣變量名稱，rulelist 以向量的形式給出需要添加的模糊規(guī)則。如果模糊推理系 統(tǒng)有m個輸入語言變量和n個輸出語言變量，則向量rulelist 的列數(shù)必須為m

14、+n+2，而行數(shù)等于需要添加的規(guī)則數(shù)目。 在rulelist的每一行中，前m個數(shù)字表示各輸入語言 變量的語言值（隸屬度函數(shù)的編號），隨后的n個數(shù)字表 示輸出語言變量的語言值，第n+m+1個數(shù)字是該規(guī)則的 權重，權重的值在0到1之間，一般設定為1；第n+m+2 個數(shù)字為0或1兩者之一，為1表示模糊規(guī)則各輸入語言 變量之間是and關系，為0則表示是or關系。 函數(shù)showrule 格式：showrule(fis) showrule(fis,indexlist) showrule(fis,indexlist,format) 說明：fis為模糊推理系統(tǒng)矩陣變量的名稱；indexlist為 規(guī)則編號，可

15、以以向量形式指定顯示多條規(guī)則； format為顯示方式，有三種顯示方式，即語句方式 （verbose），符號方式（symbolic）和索引方式 （indexed）。 例：showrule(a,1:2,indexed) 輸出結(jié)果：1 1，1（1）：1 1 2，2（1）：1 6、計算模糊推理輸出結(jié)果函數(shù)evalfis 格式：y=evalfis(U,FIS) 說明：參數(shù)U是輸入數(shù)據(jù)，F(xiàn)IS是模糊推理矩陣。 U的每一行是一個特定的輸入向量，Y的每一行是 一個特定的輸出向量。 如果輸入U是M*N矩陣，則系統(tǒng)是N輸入的， 返回的Y是M*L矩陣，L是系統(tǒng)的輸出的數(shù)目。 例：fis=readfis(tippe

16、r); out=evalfis(2 1; 4 9,fis) 輸出結(jié)果：out=7.0169 19.6810 MATLAB模糊控制系統(tǒng)設計實例1 一、設計目的：了解用MATLAB模糊工具箱的圖形界面可視化 工具實現(xiàn)模糊控制系統(tǒng)的方法。 二、系統(tǒng)設計要求： 1、輸入變量：偏差e、偏差變化率de；輸出變量：u 相應隸屬度函數(shù)為： 2、規(guī)則要求： 3、反模糊化方法：平均最大隸屬度函數(shù)法mom。 三、設計步驟： 1、進入MATLAB系統(tǒng)，在MATLAB命令窗口執(zhí)行fuzzy命令即可激 活基本模糊推理系統(tǒng)編輯器，首先增加一個輸入變量。 2、在圖形界面中通過鼠標雙擊就能激活隸屬度函數(shù)編輯器和模糊規(guī) 則編輯器

17、等相應的編輯窗口，在窗口中進行相應屬性設置即可；再 在模糊推理系統(tǒng)編輯器中設置反模糊化方法。 3、進入Ruleview觀察器，觀察模糊推理系統(tǒng)的輸出情況。 四、設計結(jié)果要求 1、記錄模糊規(guī)則編輯器Ruleedit中索引indexed方式顯示的規(guī)則。 2、記錄Ruleview觀察器中模糊推理系統(tǒng)的輸出情況： 當e=2，de=1時u為多少？當e=1，de=2時u為多少？ 激活模糊推理系統(tǒng)編輯器 ： 增加一個輸入變量： 雙擊進入Mfedit: 修改每個變量的論域和隸屬度函數(shù)： trimf三角形(triangular membership function) trapmf(trapezium梯形)Gaussmf(高斯型)zmf(Z型) smf(S型) NB選哪種 Type? 增加隸屬度函數(shù)個數(shù)： PB選哪種 Type? trapmf(trapeziu