模糊控制的MATLAB實現(xiàn)具體過程(強勢吐血推薦)PPT課件

1、MATLAB模糊邏輯工具箱工具命令行函數(shù)（以 .m文件存放）圖形交互工具(GUIGraphical User Interface)(圖形用戶界面)接口仿真邏輯模塊（Simulink環(huán)境）建立模糊邏輯推理系統(tǒng)圖形交互工具箱提供的圖形化工具有五類：模糊推理系統(tǒng)編輯器Fuzzy隸屬度函數(shù)編輯器Mfedit (Membership function)模糊規(guī)則編輯器Ruleedit模糊規(guī)則觀察器Ruleview模糊推理輸入輸出曲面視圖Surfview (Surface) 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 windo

2、w)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：1. 模糊集合合成運算（連接詞的運算） andmin（最小法）prod（乘積法） ormax（最大法）prober（概率法）prober(a,b)=a+b-ab2. 蘊涵計算(Implication)minprod （乘積法）3. 輸出的合成計算Aggregation（模糊規(guī)則綜合采用的方法）Aggregationmaxprober （概率法）sum（求和法）prober(a,b)=a+b-ab4. 逆模糊化計算(

3、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

4、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=trapmf(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);plo

5、t(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。21()2x cye高斯函數(shù)的表達式為：例： x=0:0.1:10;y=gaussmf(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

6、.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。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

7、統(tǒng)對應(yīng)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，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=ad

8、dmf(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(yīng)的矩陣變量名， varType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

9、,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,1,excellent,guassmf,1.5 10); plot(a,input,1)3、FIS系統(tǒng)相關(guān)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); /t

10、ipper.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(dāng)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

11、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：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

12、能：設(shè)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；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)plotfi

13、s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。格式：plotmf(fismat,varType,varIndex)說明：參數(shù)fismat指明模糊推理系統(tǒng)的對應(yīng)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(yīng)的矩陣變量名稱，rulelist以向量的形式

14、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+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(quán)重，權(quán)重的值在0到1之間，一般設(shè)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(guān)系，為0則表示是or關(guān)系。函數(shù)showrule格式：showrule(fis) showrule(fis,indexlist) showrule(fis,indexl

15、ist,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）：16、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

16、M*L矩陣，L是系統(tǒng)的輸出的數(shù)目。例：fis=readfis(tipper); out=evalfis(2 1; 4 9,fis)輸出結(jié)果：out=7.0169 19.6810MATLAB模糊控制系統(tǒng)設(shè)計實例1一、設(shè)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(shè)計要求：1、輸入變量：偏差e、偏差變化率de；輸出變量：u相應(yīng)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(shè)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

17、標(biāo)雙擊就能激活隸屬度函數(shù)編輯器和模糊規(guī)則編輯器等相應(yīng)的編輯窗口，在窗口中進行相應(yīng)屬性設(shè)置即可；再在模糊推理系統(tǒng)編輯器中設(shè)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(shè)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(dāng)e=2，de=1時u為多少？當(dāng)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Typ