《智能控制》實(shí)驗(yàn)報(bào)告
院 別: 控制工程學(xué)院 課程名稱: 智能控制 實(shí)驗(yàn)名稱: 模糊控制器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 實(shí)驗(yàn)教室: 6110 指導(dǎo)教師: 朱 明 小組成員（姓名，學(xué)號(hào)）: 方 祝（2008073009） 評(píng) 分： 模糊控制器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) - 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/font>
- 掌握模糊控制器的設(shè)計(jì)方法
- 比較模糊控制器與常規(guī)控制器的優(yōu)缺點(diǎn)
- 訓(xùn)練matlab程序設(shè)計(jì)能力
- 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
- 針對(duì)一個(gè)被控對(duì)象，定義輸入輸出的模糊變量及模糊控制規(guī)則
- 分別設(shè)計(jì)模糊控制器與常規(guī)控制器，測(cè)出兩種情況下系統(tǒng)的階躍響應(yīng)
- 對(duì)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析
針對(duì)實(shí)驗(yàn)的要求，我們選取洗衣機(jī)模糊控制系統(tǒng)作為本次實(shí)驗(yàn)的研究對(duì)象。 下圖所示是全自動(dòng)洗衣機(jī)模糊控制推理的框圖。先是通過(guò)傳感器檢測(cè)衣服上的各種信息，之后進(jìn)行模糊化處理并確定衣量、臟污程度的隸屬函數(shù)，再經(jīng)過(guò)模糊推理和反模糊化處理最終得到洗滌時(shí)間的控制輸出量。 針對(duì)模糊控制器的每個(gè)輸入、輸出空間，要各自定義一個(gè)語(yǔ)言變量。對(duì)于洗衣機(jī)而言，可設(shè)衣量、臟污度兩個(gè)量為輸入語(yǔ)言變量。衣量的語(yǔ)言值定義為：特別少、少、較少、一般、較多、多、非常多；衣服臟污程度的語(yǔ)言值定義為：特別臟、臟、較臟、一般、較干凈、干凈、很干凈。
- 定義輸入變量各語(yǔ)言值的隸屬函數(shù)及論域
這里對(duì)所有輸入變量的語(yǔ)言值均取梯形的隸屬函數(shù)形式：下圖為輸入變量衣量、臟污度的語(yǔ)言值所對(duì)應(yīng)的隸屬函數(shù)仿真的結(jié)果。這里所有語(yǔ)言變量論域均取為 【-6 -4 -2 0 2 4 6 】
輸入衣量隸屬函數(shù) 輸入衣服臟污度隸屬函數(shù) 輸出語(yǔ)言變量其實(shí)就是模糊推理的后件，對(duì)于本實(shí)驗(yàn)中得模糊控制器而言輸出語(yǔ)言變量就只是洗滌時(shí)間。洗滌時(shí)間的語(yǔ)言值設(shè)置可設(shè)置為：很短、短、較短、一般、較長(zhǎng)、長(zhǎng)、很長(zhǎng)。 5、定義輸出變量各語(yǔ)言值的隸屬函數(shù)及論域 輸出語(yǔ)言變量語(yǔ)言值的隸屬函數(shù)如下圖所示。這里語(yǔ)言變量論域取【-10 -5 -2 0 2 5 10】 6、 模糊推理及模糊控制規(guī)則 模糊推理又是模糊控制系統(tǒng)的核心。以模糊概念為基礎(chǔ)，模糊控制信息可以通過(guò)模糊蘊(yùn)涵和模糊邏輯的推理規(guī)則來(lái)獲取，并可以實(shí)現(xiàn)模擬人的決策過(guò)程。模糊控制器根據(jù)控制規(guī)則中蘊(yùn)含的輸入、輸出模糊關(guān)系和實(shí)際的模糊取值，再通過(guò)模糊推理，和求解模糊關(guān)系方程即可得到輸出的模糊狀態(tài)。 在編輯器界面上點(diǎn)擊“View->Rules”界面，即可觀測(cè)模糊推理的過(guò)程，如 下圖所示 輸入變量衣量和臟污度關(guān)于輸出變量洗滌時(shí)間之間的整體相關(guān)情況如下圖所示： 7、對(duì)象選取以及simulink仿真 （1）任意設(shè)定一個(gè)二階系統(tǒng)為被控對(duì)象，如 （2）在simulink平臺(tái)下繪制出該控制對(duì)象的對(duì)于階躍響應(yīng)輸入的PID控制器和模糊控制器的系統(tǒng)框圖。結(jié)合以上的的控制規(guī)則并且在matlab下進(jìn)行仿真。觀察記錄圖形如下：
（1）PID控制與模糊控制的圖形仿真結(jié)果及對(duì)比 PID控制 模糊控制 兩種控制的仿真結(jié)果圖形對(duì)比 （2）實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 由上圖可得，對(duì)于常規(guī)控制器即PTD控制器與模糊控制器相比較可知，PID達(dá)到穩(wěn)定時(shí)間較長(zhǎng)（大約在10s左右）并且起初有一定的擾動(dòng)才打到穩(wěn)定，而模糊控制器上升時(shí)間快，達(dá)到穩(wěn)定時(shí)間短（大概在5.8s左右）并且無(wú)較大擾動(dòng)。但對(duì)于模糊控制器來(lái)說(shuō)其精確度還不夠，其追蹤的穩(wěn)定性受其中的控制算法有關(guān)，同時(shí)對(duì)于具體的模糊控制的對(duì)象也有一定的影響，這也是導(dǎo)致其不夠穩(wěn)定的原因。 參考文獻(xiàn): [1] 羅均、謝少蓉。智能控制工程及其應(yīng)用實(shí)例�；瘜W(xué)工業(yè)出版社 [2]尹朝慶、尹浩。人工智能與專家系統(tǒng)。中國(guó)水利水電出版社
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