智能控制作业

题目1：求取模糊控制表（课本62-67页，matlab编程求解）解：

MATLAB编程如下：

%实现功能：计算模糊控制表

clc

clear

%x的隶属度表，其中x代表的是误差e

X=[1.0 0.8 0.7 0.4 0.1 zeros(1,8);

0.2 0.7 1.0 0.7 0.3 zeros(1,8);

0 0.1 0.3 0.7 1.0 0.7 0.2 zeros(1,6);

zeros(1,4) 0.1 0.6 1.0 zeros(1,6);

zeros(1,6) 1.0 0.6 0.1 zeros(1,4);

zeros(1,6) 0.2 0.7 1.0 0.7 0.3 0.1 0;

zeros(1,8) 0.2 0.7 1.0 0.7 0.3;

zeros(1,8) 0.1 0.4 0.7 0.8 1.0];

%y的隶属度表，其中y表示的是误差的导数

Y=[1.0 0.7 0.3 zeros(1,10);

0.3 0.7 1.0 0.7 0.3 zeros(1,8);

0 0 0.3 0.7 1.0 0.7 0.3 zeros(1,6);

zeros(1,4) 0.3 0.7 1.0 0.7 0.3 zeros(1,4);

zeros(1,6) 0.3 0.7 1.0 0.7 0.3 0 0;

zeros(1,8) 0.3 0.7 1.0 0.7 0.3;

zeros(1,10) 0.3 0.7 1];

%z的隶属度表，其中z表示的是控制量u

Z=Y;

%模糊控制规则表

%其中: 1代表NB，2代表NM，3代表NS

% 4代表ZE，5代表PS，6代表PM，7代表PB

rule=[1 1 1 1 2 4 4;

1 1 1 1

2 4 4;

2 2 2 2 4 5 5;

2 2

3

4

5

6 6;

2 2

3

4

5

6 6;

3 3

4 6 6 6 6;

4 4 6 7 7 7 7;

4 4 6 7 7 7 7];

Set=[-6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6]; %模糊集合

control_data=[]; %control_data待求的模糊控制表

for i=1:13 %控制模糊表的行变量

control=[];

for j=1:13 %控制模糊表的列变量

x0=Set(i);

y0=Set(j);

CCC=[]; %存放Ci;CCC矩阵将来存放的是56*13维的矩阵for m=1:8 %模糊控制规则表的行变量

Ai=X(m,:); %Ai为列向量

for n=1:7 %模糊控制规则表的列变量

Bi=Y(n,:); %Bi为列向量

Ci=Z(rule(m,n),:); %模糊控制规则表的控制变量

%得到RiA矩阵

RiA=zeros(13,13);

for p=1:13

for q=1:13

RiA(p,q)=min(Ai(p),Ci(q));

end

end

%AA表示A' 矩阵

AA=zeros(1,13);

[a1,b1]=find(x0==Set);

AA(a1,b1)=1;

%最小最大原则求取CiA

CIA_temp=zeros(13,13);

for ii=1:13

CIA_temp(:,ii)=min(AA',RiA(:,ii));%先取小

end

CIA=max(CIA_temp);%再取大

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%

%得到RiB矩阵

RiB=zeros(13,13);

for p=1:13

for q=1:13

RiB(p,q)=min(Bi(p),Ci(q));

end

end

%BB表示B' 矩阵

BB=zeros(1,13);

[a2,b2]=find(y0==Set);

BB(a2,b2)=1;

%最小最大原则求取CiB

CIB_temp=zeros(13,13);

for ii=1:13

CIB_temp(:,ii)=min(BB',RiB(:,ii));

end

CIB=max(CIB_temp);

%求CIA和CIB的交

C=min(CIA,CIB);

CCC=[CCC;C];

end

end

%求出56个Ci的并

C_max=max(CCC);

%利用重心法解模糊

temp=C_max.*Set;

control_temp=sum(temp)/sum(C_max);

control=[control,control_temp];

end

control_data=[control_data;control];

end

disp('模糊控制表如下:');

control_data=roundn(control_data,-2) %保留2位小数且四舍五入fid=fopen('kongzhi.txt','w');

count=fprintf(fid,'%d\n',control);

fclose(fid);

运行结果如下：

题目二：被控对象)

14)(12(20

)(++=s s s G 给定为100，设计一个模糊控制器实

现对象系统的控制。

解：

5

.010

25.010)14)(12(20)(+-+=++=

s s s s s G

离散化：

;1010)(5.025.0e

e

T

T

z z z z z G ----

-=

取采样周期T 为0.01s ；所以98.025.0=-e

T

，95.05.0=-e

T

。

)

()

(93.093.13.0)(2

z U z Y z z

z G z =

+-=

转成差分方程：);(3.0)(93.0)1(93.1)2(k u k y k y k y +-+=+ 阶跃输入为100，那么：

确定偏差的实际范围为【-100，100】；偏差变化率的实际范围【-100，100】；控制信号的变化范围【-20，20】；

模糊控制，一般采用离线计算出控制表，然后在实际控制中查表

控。为了简单起见，采用上题计算出来的控制规则。【即课本67页求出的控制表。】

模糊化：偏差error ，偏差变化率econvert ，控制信号u 的模糊论域都为：【-6 6】的整数。

200

13

=

=k k eb e ，;4013=k u

由上题导出控制表；

169个控制信号组成的控制表一个个输入显得麻烦。实际上可以先新建一个word 或txt 文本，将上题中计算出来的控制表写入该word 或txt 文本。接下来用的时候，打开并读取这个word 或txt 文本即可。

（1）新建一个空的txt 文件。名为kongzhi.txt 。 （2）在上题的程序中加入以下命令： fid=fopen('kongzhi.txt','w'); count=fprintf(fid,'%d\n',control); fclose(fid);

接下来，运行程序即可，就能将计算出来的控制表以列向量的形式保存到txt 文件中。

（3）用textread 函数就可以直接读取该txt 文件。

然而在实际应用过程中，也可实现pc 机与下位机（比如单片机，arm 或者PLC ）之间的通信，将txt 文本传输给下位机。

程序如下所示：

clear clc

T=0:0.01:2;

r=100*ones(1,length(T)); %阶跃输入

u=zeros(1,length(T));

M=textread('kongzhi.txt'); %读取控制表

y(1)=0;

y(2)=0;

u(1)=0;

u(2)=0;

u(3)=0;

m=0;

ke=13/200; %量化因子ke

keb=13/200;

ku=13/40;

for i=3:length(T)

y(i)=1.93*y(i-1)-0.93*y(i-2)+0.3*u(i); %差分方程 y输出error=r(i)-y(i); %误差

econvert=error-m; %误差变化率

m=error; %误差更新

a=int8(ke*error)+7; %将实际偏差变化到模糊论域中

b=int8(keb*econvert)+7; %将实际偏差变化率变化到模糊论域中

t=13*(a-1)+b;

u1=M(t);

u(i+1)=ku*u1;

end

plot(T,y,'r');

hold on;

plot(T,r)

运行结果如下所示：

00.20.40.60.81 1.2 1.4 1.6 1.82

20

40

60

80

100

120