模糊控制作業(yè)C語言

1、模糊控制作業(yè)機(jī)研112 張營章 學(xué)號：201120122044題目：設(shè)計(jì)一個(gè)兩個(gè)輸入，單輸出的模糊控制器。設(shè)計(jì)的二維模糊控制器的結(jié)構(gòu)如圖1所示。在此控制器中兩個(gè)輸入為機(jī)器人與障礙的距離D和機(jī)器人所處的環(huán)境類型T，輸出為轉(zhuǎn)角B。1. 控制器結(jié)構(gòu)與障礙距離A 移動(dòng)機(jī)器人 輸出轉(zhuǎn)角B障礙物情況T圖1. 二維模糊控制器結(jié)構(gòu)2. 語言變量取A的模糊子集（5個(gè)）： 很近 近 中 遠(yuǎn) 很遠(yuǎn)分別簡記為： VN N M F VF取T的模糊子集（8個(gè)）為（以障礙物與機(jī)器人方向?yàn)闇?zhǔn)（如圖2所示） 右 左 右前 左前 前 左右 死胡同 無分別簡記為： T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8取B的模糊子集（9個(gè)

2、）為： 左快轉(zhuǎn) 左轉(zhuǎn) 直行 右轉(zhuǎn) 右快轉(zhuǎn)分別簡記為： 1L 2L 3L 4L 5S 6R 7R 8R 9R3. 計(jì)算論域確定A的計(jì)算論域：-2，+2 T的計(jì)算論域：1，8 B的計(jì)算論域：-4，+44. 確定隸屬函數(shù) 障礙距離A(in)隸屬函數(shù)為(高斯型)：VN=equalzero(exp(-(in+2)*(in+2)/(0.5*0.5*2);N=equalzero(exp(-(in+1)*(in+1)/(0.45*0.45*2);M=equalzero(exp(-in*in/(0.4*0.4*2);F=equalzero(exp(-(in-1)*(in-1)/(0.45*0.45*2);VF=

3、equalzero(exp(-(in-2)*(in-2)/(0.5*0.5*2);轉(zhuǎn)角大小G(x)隸屬度函數(shù)為(三角形)障礙物情況T(y)的隸屬函數(shù)為： 1，85. 制定模糊控制規(guī)則并建立模糊控制表基于操作者手動(dòng)控制策略，得出如下表所示的40條控制規(guī)則。A/B/TT1T2T3T4T5T6T7T8VN1L9R1L9R2L5S5S5SN2L8R1L9R3L5S5S5SM3L7R2L8R4L5S5S5SF4L6R3L7R5S5S5S5SVF5S5S3L6R5S5S5S5S控制規(guī)則表將上表的40條控制規(guī)則用語言描述為：IF A is Vi and T is Ti then B is 例如控制規(guī)則的第一

4、條語句：If A is VN and T is T1 then B is S由這條語句所確定的模糊關(guān)系可用下式寫出：R=(VNA×SB)·(T1T×SB)如果實(shí)際距離為a，實(shí)際環(huán)境為t，則由上市可以算出控制量為B1=a·(VNA×SB)·t·(T1T×SB)則根據(jù)40條控制規(guī)則得到的控制量輸出為：B=B1+B2+B3+B4+B40對于上式，由于t與T1為量化向量，所以有：當(dāng)t=T1時(shí)上式等效于：B1=a·(VNA×SB)當(dāng)tT1時(shí)：B1=0同時(shí)t=T1的式子等效于：B1=VN(a)×S

5、B故求解過程簡化為：已知障礙類型t后，每種類型t對應(yīng)五條控制規(guī)則，則分別求出B1B5：B=B1+B2+B3+B4+B5對應(yīng)取大即可得到控制向量，最后解模糊即可。基于C+所編寫的控制程序工程見附件。運(yùn)行示例如下：（距離-1.3，障礙類型：右邊有障礙物）顯示控制向量的輸出曲線(輸出曲線使用vc+的easyx開源庫)為：由上圖可知，輸出曲線為單峰，較陡，符合控制邏輯。附錄：程序#include <math.h>#include <stdio.h> #include <iostream.h>#include <graphics.h> / 就是需要引用這個(gè)

6、圖形庫#include <conio.h>double JJ21=-5,-4.5,-4,-3.5,-3,-2.5,-2,-1.5,-1,-0.5,0,0.5,1,1.5,2,2.5,3,3.5,4,4.5,5; void comparesmall(double a,double *p,int length) for(int i=0;i<length;i+) if(a<pi) pi=a; double equalzero(double x) if(x<0.1) return 0; else return x;void arrayAND(double *p1,doub

7、le *p2,int length) for(int i=0;i<length;i+) if(p1i<p2i) p1i=p2i; double* triangleout(double *outp,double *inp,int length,int mfn) int i=0; switch(mfn) case 1: for(i=0;i<length;i+) if(inpi<=-4 && inpi>=-5) outpi=inpi+5; else if(inpi<=-3 && inpi>=-4) outpi=-inpi-3;

8、 else outpi=0; break; case 2: for(i=0;i<length;i+) if(inpi<=-3 && inpi>=-4) outpi=inpi+4; else if(inpi<=-2 && inpi>=-3) outpi=-inpi-2; else outpi=0; break; case 3: for(i=0;i<length;i+) if(inpi<=-2 && inpi>=-3) outpi=inpi+3; else if(inpi<=-1 &&am

9、p; inpi>=-2) outpi=-inpi-1; else outpi=0; break; case 4: for(i=0;i<length;i+) if(inpi<=-1 && inpi>=-2) outpi=inpi+2; else if(inpi<=0 && inpi>=-1) outpi=-inpi; else outpi=0; break; case 5: for(i=0;i<length;i+) if(inpi<=0 && inpi>=-1) outpi=inpi+1; el

10、se if(inpi<=1 && inpi>=0) outpi=-inpi+1; else outpi=0; break; case 6: for(i=0;i<length;i+) if(inpi<=1 && inpi>=0) outpi=inpi; else if(inpi<=2 && inpi>=1) outpi=-inpi+2; else outpi=0; break; case 7: for(i=0;i<length;i+) if(inpi<=2 && inpi>

11、=1) outpi=inpi-1; else if(inpi<=3 && inpi>=2) outpi=-inpi+3; else outpi=0; break; case 8: for(i=0;i<length;i+) if(inpi<=3 && inpi>=2) outpi=inpi-2; else if(inpi<=4 && inpi>=3) outpi=-inpi+4; else outpi=0; break; case 9: for(i=0;i<length;i+) if(inpi<

12、=4 && inpi>=3) outpi=inpi-3; else if(inpi<=5 && inpi>=4) outpi=-inpi+5; else outpi=0; break; /switch return outp;double* gaussin(double *outp,double in) outp0=equalzero(exp(-(in+2)*(in+2)/(0.5*0.5*2); outp1=equalzero(exp(-(in+1)*(in+1)/(0.45*0.45*2); outp2=equalzero(exp(-in*

13、in/(0.4*0.4*2); outp3=equalzero(exp(-(in-1)*(in-1)/(0.45*0.45*2); outp4=equalzero(exp(-(in-2)*(in-2)/(0.5*0.5*2); return outp;void main() int i; int j; char huatu; int zhangai; double juli; double *c; double *co; double *co1; double sum; double sumout; double sumco; double outt40; char str10; co=new

14、 double21; co1=new double21; c=new double5; cout<<"請輸入障礙類型1,2,3,4,5,6,7,8"<<endl; cout<<"1:右邊有障礙物"<<endl; cout<<"2:左邊有障礙物"<<endl; cout<<"3:右邊前邊有障礙物"<<endl; cout<<"4:左邊前邊有障礙物"<<endl; cout<

15、<"5:前邊有障礙物"<<endl; cout<<"6:左右有障礙物"<<endl; cout<<"7:死胡同"<<endl; cout<<"8:沒有障礙物"<<endl; cout<<"障礙類型為:" cin>>zhangai; cout<<"請輸入距離-22(-2對應(yīng)距離最近)"<<endl; cout<<"距離為

16、:" cin>>juli; for(i=0;i<21;i+) coi=0; c=gaussin(c,juli); /cout<<*c<<endl<<*(c+1)<<endl<<*(c+2)<<endl<<*(c+3)<<endl<<*(c+4); if(zhangai=1) co=triangleout(co,JJ,21,1);/取輸出語言值 comparesmall(c0,co,21);/輸入與輸出取小 co1=triangleout(co1,JJ,21,2

17、);/取下一個(gè)輸出語言值 comparesmall(c1,co1,21);/輸入與輸出取小 arrayAND(co,co1,21); co1=triangleout(co1,JJ,21,3); comparesmall(c2,co1,21); arrayAND(co,co1,21); co1=triangleout(co1,JJ,21,4); comparesmall(c3,co1,21); arrayAND(co,co1,21); co1=triangleout(co1,JJ,21,5); comparesmall(c4,co1,21); arrayAND(co,co1,21); if(zh

18、angai=2) co=triangleout(co,JJ,21,9);/取輸出語言值 comparesmall(c0,co,21);/輸入與輸出取小 co1=triangleout(co1,JJ,21,8);/取下一個(gè)輸出語言值 comparesmall(c1,co1,21);/輸入與輸出取小 arrayAND(co,co1,21); co1=triangleout(co1,JJ,21,7); comparesmall(c2,co1,21); arrayAND(co,co1,21); co1=triangleout(co1,JJ,21,6); comparesmall(c3,co1,21);

19、 arrayAND(co,co1,21); co1=triangleout(co1,JJ,21,5); comparesmall(c4,co1,21); arrayAND(co,co1,21); if(zhangai=3) co=triangleout(co,JJ,21,1);/取輸出語言值 comparesmall(c0,co,21);/輸入與輸出取小 co1=triangleout(co1,JJ,21,1);/取下一個(gè)輸出語言值 comparesmall(c1,co1,21);/輸入與輸出取小 arrayAND(co,co1,21); co1=triangleout(co1,JJ,21,2

20、); comparesmall(c2,co1,21); arrayAND(co,co1,21); co1=triangleout(co1,JJ,21,3); comparesmall(c3,co1,21); arrayAND(co,co1,21); co1=triangleout(co1,JJ,21,4); comparesmall(c4,co1,21); arrayAND(co,co1,21); if(zhangai=4) co=triangleout(co,JJ,21,9);/取輸出語言值 comparesmall(c0,co,21);/輸入與輸出取小 co1=triangleout(co

21、1,JJ,21,9);/取下一個(gè)輸出語言值 comparesmall(c1,co1,21);/輸入與輸出取小 arrayAND(co,co1,21); co1=triangleout(co1,JJ,21,8); comparesmall(c2,co1,21); arrayAND(co,co1,21); co1=triangleout(co1,JJ,21,7); comparesmall(c3,co1,21); arrayAND(co,co1,21); co1=triangleout(co1,JJ,21,6); comparesmall(c4,co1,21); arrayAND(co,co1,2

22、1); if(zhangai=5) co=triangleout(co,JJ,21,2);/取輸出語言值 comparesmall(c0,co,21);/輸入與輸出取小 co1=triangleout(co1,JJ,21,3);/取下一個(gè)輸出語言值 comparesmall(c1,co1,21);/輸入與輸出取小 arrayAND(co,co1,21); co1=triangleout(co1,JJ,21,4); comparesmall(c2,co1,21); arrayAND(co,co1,21); co1=triangleout(co1,JJ,21,5); comparesmall(c3

23、,co1,21); arrayAND(co,co1,21); co1=triangleout(co1,JJ,21,5); comparesmall(c4,co1,21); arrayAND(co,co1,21); if(zhangai=6) co=triangleout(co,JJ,21,5);/取輸出語言值 comparesmall(c0,co,21);/輸入與輸出取小 co1=triangleout(co1,JJ,21,5);/取下一個(gè)輸出語言值 comparesmall(c1,co1,21);/輸入與輸出取小 arrayAND(co,co1,21); co1=triangleout(co

24、1,JJ,21,5); comparesmall(c2,co1,21); arrayAND(co,co1,21); co1=triangleout(co1,JJ,21,5); comparesmall(c3,co1,21); arrayAND(co,co1,21); co1=triangleout(co1,JJ,21,5); comparesmall(c4,co1,21); arrayAND(co,co1,21); if(zhangai=7) co=triangleout(co,JJ,21,5);/取輸出語言值 comparesmall(c0,co,21);/輸入與輸出取小 co1=trian

25、gleout(co1,JJ,21,5);/取下一個(gè)輸出語言值 comparesmall(c1,co1,21);/輸入與輸出取小 arrayAND(co,co1,21); co1=triangleout(co1,JJ,21,5); comparesmall(c2,co1,21); arrayAND(co,co1,21); co1=triangleout(co1,JJ,21,5); comparesmall(c3,co1,21); arrayAND(co,co1,21); co1=triangleout(co1,JJ,21,5); comparesmall(c4,co1,21); arrayAND

26、(co,co1,21); if(zhangai=8) co=triangleout(co,JJ,21,5);/取輸出語言值 comparesmall(c0,co,21);/輸入與輸出取小 co1=triangleout(co1,JJ,21,5);/取下一個(gè)輸出語言值 comparesmall(c1,co1,21);/輸入與輸出取小 arrayAND(co,co1,21); co1=triangleout(co1,JJ,21,5); comparesmall(c2,co1,21); arrayAND(co,co1,21); co1=triangleout(co1,JJ,21,5); compar

27、esmall(c3,co1,21); arrayAND(co,co1,21); co1=triangleout(co1,JJ,21,5); comparesmall(c4,co1,21); arrayAND(co,co1,21); / for(i=0;i<21;i+) / cout<<i<<" "<<co1i<<endl; sum=0; sumco=0; /for(i=0;i<5;i+) / cout<<ci<<endl; for(i=0;i<21;i+) sum+=coi*JJi;

28、sumco+=coi; /cout<<i<<" "<<coi<<endl; sum=sum/sumco; cout<<"輸出轉(zhuǎn)角為:"<<sum*15<<"度"<<endl;/畫圖cout<<"是否顯示輸出曲線(y/n)"<<endl;cin>>huatu;if(huatu='y')initgraph(640, 480); / 這里和 TC 略有區(qū)別line(255,0

29、,255,480);outtextxy(257,410,"0");line(55,380,55,420);outtextxy(57,410,"-4");line(105,390,105,410);outtextxy(107,410,"-3");line(155,390,155,410);outtextxy(157,410,"-2");line(205,390,205,410);outtextxy(207,410,"-1");line(305,390,305,410);outtextxy(307,410,"1");line(355,390,355,410);outtextxy(357,410,"2");line(405,390,405,410