模糊實(shí)驗(yàn)報(bào)告 洪帥

1、宏4科總女曙GuangxiUniversityofScienceandTechnology控制理論與控制工程智能控制基礎(chǔ)課程實(shí)驗(yàn)報(bào)告專業(yè)：控制理論和控制工程班級(jí)：雙控研2016名：任課教師：2016年12月4日第一部分：模糊控制實(shí)驗(yàn)一模糊控制的理論基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?練習(xí)matlab中隸屬函數(shù)程序的編寫，同時(shí)學(xué)習(xí)matlab數(shù)據(jù)的表達(dá)、格式、文件格式、存盤2學(xué)習(xí)matlab中提供的典型隸屬函數(shù)及參數(shù)改變對(duì)隸屬度曲線的影響3模糊矩陣合成仿真程序的學(xué)習(xí)4模糊推理仿真程序?qū)嶒?yàn)內(nèi)容(1)要求自己編程求非常老，很老，比較老，有點(diǎn)老的隸屬度函數(shù)。1隸屬函數(shù)編程試驗(yàn)結(jié)果如圖1-1巴OJqFdJLU方山6dJ

2、009O.EJ0.70.6.50.403.2010203040506070W90100X歲數(shù)(2)完成思考題P802-2圖1-1隸屬度函數(shù)曲線寫出W及V兩個(gè)模糊集的隸屬函數(shù)，并繪出四個(gè)仿真后的曲線。仿真曲線見圖1-2,1圖1-2隸屬度函數(shù)曲線不年龍比不亠需fg訐軒O2典型隸屬函數(shù)仿真程序?qū)W習(xí)下列仿真程序，改變各函數(shù)中的參數(shù)，觀察曲線的變化，并總結(jié)各種隸屬函數(shù)中其參數(shù)變化是如何影響曲線形狀變換的。M=3M=4M=3圖1-3M在1、2、3、4、5、6時(shí)的圖形M=62模糊矩陣合成仿真程序:學(xué)習(xí)P31例2-10，仿真程序如下,(1)完成思考題P812-5，并對(duì)比手算結(jié)果。完成思考題P812-4，并對(duì)比

3、手算結(jié)果。(2)2-5：(1)Matlab結(jié)果如下MRo.eooo0.40000.60000.4000PQS0.6D000.60000.50000.50000,60000,60000.50000.5000P812-5手算結(jié)果:0.60.90.50.70.20.30.10.2P=0.20.7Q=0.10.4R=0.70.7S=0.60.50.606(P0Q)0R=0.40.40.60.5(PUQ)。S=0.60.50.6(P。S)U(Q。S)=0.60.50.5總結(jié)：手算結(jié)果和MATLAB運(yùn)行結(jié)果一致。000.40001.00001.00000.3000摳=0000.30000.40000（2）

4、思考題P812-4Matlab運(yùn)行結(jié)果如下:摳=P812-4題手算結(jié)果如下：(000.410.400卩丿=+-ZE-30-20-100102030卩CL2+丄+2+蘭+丄+蘭+APS-30-20-100102030(e)n卩PS(e)=0000.30.400+-30-20-100102030卩(e)=PS000.4110.30+-30-20-100102030總結(jié)：手算結(jié)果和MATLAB運(yùn)行結(jié)果一致。4模糊推理仿真程序：學(xué)習(xí)P47例2-16，仿真程序如下。（1）完成思考題2-9,并對(duì)比手算結(jié)果。Matlab結(jié)果如下0*400005000手算結(jié)果如下：A=t）.510.1B=t).110.6C=

5、t).41A，=10.50.1B，=t).10.51D=AxB=0.10.10.10.510.10.5-0.60.1_0.0.10.0.50.40.50.50.40.50.10.10.10.10.51_1R=DTxC=0.41D=AxB=0.10.50.50.60.40.60.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.1DT=t).l0.510.10.50.50.10.10.1C=DTR=0.40.5總結(jié)：手算結(jié)果和MATLAB運(yùn)行結(jié)果一致。實(shí)驗(yàn)二模糊控制實(shí)驗(yàn)（matlab中的模糊工具箱的使用及模糊控制器的應(yīng)用）實(shí)驗(yàn)?zāi)康膍atlab中的模糊工具箱的使用及模糊控制器的應(yīng)用

6、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1）模糊控制工具箱的使用2）用fuzzy工具箱計(jì)算P822-14,要求求出控制器輸出。3）用FUZZY工具箱完成洗衣機(jī)模糊控制器設(shè)計(jì)要求求出控制器輸出。完成模糊控制決策表。一、模糊控制工具箱的使用簡(jiǎn)介1輸入輸出的建立2建立控制規(guī)則3選擇解模糊方法Maltlab提供5種解模糊化方法：1.centroid:面積重心法；2.bisector：面積等分法；3.mom:最大隸屬度平均法；4.som：最大隸屬度取小法；5.lom:最大隸屬度取大法4觀察控制平面，控制器的輸出二、用fuzzy工具箱計(jì)算P822-14當(dāng)e=0.6時(shí)，解模糊的u=3.33，如圖2-1為尺ulViewer:2二4F一I旦F

7、ileEd；1ViewOptions-/ZX3.33Igu：.|0&Plotpoinls；.M&ve.i亡It|right:4diown|uppenellsystem214,2rulesHelpICinae圖2_1三、用FUZZY工具箱完成洗衣機(jī)模糊控制器設(shè)計(jì)。（1）題目分析：洗衣時(shí)間長(zhǎng)短實(shí)際與衣物的臟污程度有關(guān)，太臟了就洗久點(diǎn)，不臟就可以洗快點(diǎn)。e人類的操作經(jīng)驗(yàn)是由模糊的自然語(yǔ)言描述的，在洗衣機(jī)的調(diào)節(jié)中，人類的操作經(jīng)驗(yàn)是：e（1）“如果污泥越多，且油脂越多，洗滌時(shí)間就越長(zhǎng)；”e（2）“如果污泥適中，且油脂適中，洗滌時(shí)間就適中；”e（3）“如果污泥越少，且油脂越少，洗滌時(shí)間就越短；”通過分析可

8、以知道這實(shí)際是一個(gè)開環(huán)的控制決策過程：r亠控制器洗衣機(jī)衣物油脂輸入是污泥度X與油污度y,輸出是洗滌時(shí)間z。在該規(guī)則中對(duì)這些量進(jìn)行衡量的是一些模糊詞語(yǔ)，“多”、“少”、“長(zhǎng)”、“短”。（2）定義輸入、輸出模糊集e將污泥X分為3個(gè)模糊集：SD（污泥少），MD（污泥中），LD（污泥多）論域：0，50，100e將油脂分為3個(gè)模糊集：NG（油脂少），MG（油脂中），LG（油脂多）論域：0，50，100e輸出模糊集：e將洗滌時(shí)間分為5個(gè)模糊集：VS（很短），S（短），M（中等），L（長(zhǎng)）VL（很長(zhǎng)）。論域：0，10，25，40，60單位s例如：oooooooooojztseEoEm-oqmxreOohrs

9、lrbernoooo00Xoz50O203040模糊規(guī)則如下：洗滌時(shí)間z污泥xSDMDLD油脂yNGVS*MLMGSMLLGMLVL（3）建立模糊控制器求：假設(shè)當(dāng)前傳感器測(cè)得信息為：X0（污泥）=60，y0（油脂）=70觀察控制推理過程。如圖2-2。圖2-4(4)建立控制決策表x0=10,20,30,40,50,60,70,80,90,y0=10,20,30,40,50,60,70,80,90,分別取值時(shí)，控制器的輸出。Matlab使用centroid:面積重心法求得如下表2-11020304050607080901014.31820.322.3253033.135.738.32014.617

10、.319.521.92530.533.135.7383014.917.419.521.92530.533.135.7384015.11820.222.3253033.135.738.35015.418.320.522.6253033135.738.36022.824.225.727.53030.733.736.238.77024.227.428.530.633.133.73537.339.78025.728.530.73335.736.237.338.441.29027.530.63335.238.338.739.741.243.1表2-1(5)改變輸入輸出變量的模糊值、隸屬度函數(shù)的曲線、解模

11、糊的方法等，觀察控制器三維圖以及控制器輸出，四實(shí)驗(yàn)要求1模糊化要求：將污泥X,油脂Y分別分成5個(gè)模糊子集，洗滌時(shí)間分成7個(gè)模糊子集，進(jìn)行模糊化；將污泥X,油脂Y分別分成5個(gè)模糊子集，洗滌時(shí)間分成7個(gè)模糊子集，進(jìn)行模糊化，要求分別繪制輸入、輸出的隸屬度函數(shù)曲線，如圖。圖2-3污泥隸屬度函數(shù)曲線圖2-6圖2-4油脂隸屬度函數(shù)曲線圖2-5洗滌時(shí)間隸屬度函數(shù)曲線2設(shè)計(jì)模糊規(guī)則表：要求列出所設(shè)計(jì)的模糊規(guī)則表。3模糊推理：要求寫出：x0（污泥）=60,yO（油脂）=70時(shí)，模糊推理的推理過程圖。采用的是重心法，推理過程如圖2-6：e-Edit|不RulVierwE：二_四Option100Input:0；

12、70Openedl-ay-Btem二宀四，2SrulebQ100f/Lf示mi|jrj.垃Plotpaints1014選擇解模糊的方法，得到控制器的控制決策表要求選擇重心法以及最大隸屬度法，匯總x=10，20,30,40,50,60，70,80,90y=10,20,30,40,50,60,70,80,90，時(shí)的。模糊控制決策表結(jié)果重心法如下表2-2以及最大隸屬度法如下表2-31020304050607080901013.62024.525252527.4333520152024.227.630303032.435.83019.424.224.227.332.334.534.234.235.84

13、024.227.627.327.632.13537.637.637.35027.232.132.332.134.937.34042.142.4603035353537.340.142.845.145.17032.837.937.737.94042.845.24847.880354042.742.542.545.14850.450.49035.54044.345.945.945.647.850.452表2-2重心法1020304050607080901012.319.819.824.924.924.9303035.1201519.820.1303030303039.9301520.120.130

14、3030303039.94024.93030303035.140.240.239.95024.93030303035.139.950.239.9603035.135.135.135.139.94545457035.139.939.940.239.94550.150.150.18035.140.239.940.240.24550.150.150.19040.239.939.950.150.150.150.150.128.2表2-2最大隸屬度法實(shí)驗(yàn)總結(jié)：通過fuzzy工具箱的使用完成洗衣機(jī)模糊控制器設(shè)計(jì)。對(duì)洗衣機(jī)的輸入輸出進(jìn)行定義模糊集，控制洗衣機(jī)洗滌時(shí)間的輸出,因?yàn)橛捎谌藶橐庾R(shí)設(shè)置規(guī)則,得出的模

15、糊規(guī)則表不足以模擬現(xiàn)實(shí)洗衣機(jī)的運(yùn)行,最后解模糊化時(shí)采用重心法相對(duì)比較精確。實(shí)驗(yàn)三模糊控制實(shí)驗(yàn)小車沿直線行進(jìn)的模糊控制仿真系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)?zāi)康哪：刂破鞯膽?yīng)用一小車沿直線行進(jìn)的模糊控制仿真系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容礦區(qū)除塵一直是煤礦生產(chǎn)的重要工作，這既是生產(chǎn)環(huán)境的要求也是對(duì)工作人員身體健康的保證。采用自動(dòng)行進(jìn)的灑水車進(jìn)行除塵工作是礦區(qū)除塵的主要發(fā)展方向。模糊控制技術(shù)對(duì)于不確定系統(tǒng)具有良好的控制效果，所以引入模糊控制算法對(duì)礦區(qū)灑水車進(jìn)行自動(dòng)控制是解決道路凹凸影響的有效途徑。灑水車行進(jìn)軌跡一定的時(shí)候，灑水車相對(duì)預(yù)定軌跡的誤差如圖1所示?？梢匀∑渲袃蓚€(gè)量表示誤差。一個(gè)是灑水車行進(jìn)方向與預(yù)定軌跡的夾角0,個(gè)是灑水車中心點(diǎn)到預(yù)

16、定軌跡的距離do顯然，當(dāng)灑水車平穩(wěn)行進(jìn)的時(shí)候夾角0和距離d將一直保持為0。但是當(dāng)路面凹凸不平時(shí)，灑水車在行進(jìn)路線上就會(huì)產(chǎn)生一定的偏移。對(duì)灑水車的控制就是控制這兩個(gè)偏移量，使得灑水車在出現(xiàn)偏移后能自動(dòng)調(diào)整方向回到預(yù)期軌跡上來。建立小車沿直線行進(jìn)的模糊控制仿真系統(tǒng)1用fuzzy建立模糊控制器輸入為d,sitad的論域?yàn)椤?1.2+1.2】m,sita的論域?yàn)椤?6+6】o輸出為alfalf的論域?yàn)椤?30+30】0采用夾角0和距離d作為輸入，灑水車導(dǎo)向輪與車體偏轉(zhuǎn)角作為輸出量。以在預(yù)定道路右向?yàn)檎?左向?yàn)樨?fù)。由于路面不平帶來的灑水車偏移一般都不大，設(shè)定夾角0的范圍是-66,距離d的范圍是-1.2m

17、1.2m，偏轉(zhuǎn)角a的范圍是-3030,丿E.uJ.cicwer:xiu.ocli.cVibptianinputlmGinput2=0Dutputl=0Input:PI口I:p口ints:歸*edFISxisochetoTilehaftright1downupHelpCIdse（2）建立模糊子集夾角0NB（左偏大）NM（左偏中等）NS（左偏?。㈱（夾角為0）PS（右偏小）PM（右偏中等）PB（右偏?。┚嚯xdNB（左偏大）NM（左偏中等）NS（左偏?。㈱（偏轉(zhuǎn)角為0）PS（右偏小）PM（右偏中等）PB（右偏?。┢D(zhuǎn)角aNB（左偏大）NM（左偏中等）NS（左偏?。㈱（偏轉(zhuǎn)角為0）PS（右偏?。㏄M（右偏中等）PB（右偏?。?）建立模糊規(guī)則表表1模糊控制規(guī)則dNBN