智能控制課后仿真

1、院（系）：電氣與控制工程學(xué)院專業(yè)班級：自動化1301班姓名：楊光輝1306050115學(xué)號:題目2-3:求二階傳遞函數(shù)的階躍相應(yīng)Gp(S)局取采樣時間為1ms進行離散化。參照專家控制仿真程序，PIDft制器，并進行MATLAB仿真。專家PID控制MATLAB仿真程序清單：%Exoert PID Con troller；%清理數(shù)據(jù)庫中所有數(shù) 據(jù);%關(guān)閉所有界面圖形 %對象采樣時間，clear allclose allts=O.OO1;1mssys=tf(133,1,25,0);%受控對象的傳遞函數(shù)dsys=c2d(sys,ts,z);%連續(xù)系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為離散系統(tǒng)n um,de n=tfdata(ds

2、ys,v ); %離散化后參數(shù)，得num和den值u_1=0;u_2=0;%設(shè)定初值y_1=0;y_2=0;%設(shè)定初值u_1是第(k-1)步控制器輸出量y_1是第(k-1)步系統(tǒng)對 象輸出量誤差導(dǎo)數(shù)x2誤差積分x3變量初值x=0,0,0;%設(shè)定誤差x1x2_1=0;%設(shè)定誤差導(dǎo)數(shù)x2 1的初值kp=0.6;%設(shè)定比例環(huán)節(jié)系數(shù)ki=0.03;%設(shè)定積分環(huán)節(jié)系數(shù)kd=0.01;%設(shè)定微分環(huán)節(jié)系數(shù)error_1=0;%設(shè)定誤差error1的初值for k=1:1:5000time(k)=k*ts;%仿真時長0.001 0.5sr(k)=1.0;%Trac ing Ste p Sig nal系統(tǒng)輸入信

3、號u(k)=k p*x(1)+kd*x (2)+ki*x(3);%P ID Con troller PID控制器%Ex pert con trol rule%Rule1: Un closed con trol rule規(guī)則1 :開環(huán)控制if abs(x(1)0.8%if循環(huán)開始產(chǎn)生式規(guī)則，if.then.；誤差的絕對值大于u(k)=0.45;%控制器輸出量等于%for循環(huán)開始，k從1變化到500,每步的增量為1elseif abs(x(1)0.40u(k)=0.40;elseifabs(x(1)0.20u(k)=0.12;elseifabs(x(1)0.01u(k)=0.10;end %if循

4、環(huán)結(jié)束%Rule2 規(guī)則 2if x(1)*x(2)0|(x(2)=0) if%if循環(huán)開始，如果誤差增大或不變abs(x(1)=0.05 u(k)=u_1+2*k%內(nèi)嵌if循環(huán)開始，如果誤差絕對值大于p*x(1);%控制器輸出量施加較強控制else %否則u(k)=u_1+0.4*k p*x(1); end %內(nèi) 嵌if循環(huán)結(jié)束end %if循%控制器輸出量施加一般控制環(huán)結(jié)束%Rule3規(guī)則3if (x(1)*x (2) 0)|(x(1)=0)%if循環(huán)開始，如果誤差減小或消除u(k)=u(k);%控制器輸出量不變end %if循環(huán)結(jié)束%Rule4 規(guī)則 4if x( 1)*x (2) 0

5、&x( 2)*x2_1=0.05 u(k)=u_1+2*k%內(nèi)嵌if循環(huán)開始，如果誤差絕對值大于p*error_1;%控制器輸出量施加較強控制u(k)=u_1+0.6*k p*error_1; end % 內(nèi)嵌if循環(huán)結(jié)束end %if循%控制器輸出量施加一般控制環(huán)結(jié)束else %否則%Rule5:lntegration separation PI control規(guī)則5;運用PI控制來消除誤差if abs(x(1)=10u(k)=10;%設(shè)控制器輸出量上限值end if u(k)=-10u(k)=-10;%設(shè)控制器輸出量下限值end%Li near model Z變化后系統(tǒng)的線性模型y(k)=

6、-de n(2)*y_1-de n(3)*y_2+num(1)*u(k)+num(2)*u_1+ num(3)*u_2;的表達式，等于系統(tǒng)輸入減去輸出error(k)=r(k)-y(k);%系統(tǒng)誤差errorRetur n of parameters每步計算時的參數(shù)更新u_2=u_1;u_1=u(k);%u(k)代替y_2=y_i;y_i=y(k)； x(1)=error(k); 乂2_1=)代替 y_i%Calculati ng P%賦值前步計算時的誤差導(dǎo)數(shù)賦誤差error值于x1X2的值等于X2 1x(2) = (error(k)-error_1)/ts;% Calculating D求誤

7、差導(dǎo)數(shù)x2，用于下步的計算x(3)=x(3)+error(k)*ts;% Calculati ng I求誤差積分x3error_1=error(k);end %for循環(huán)結(jié)束，%賦誤差error值于error1整個仿真時長計算全部結(jié)束figured); % 圖形plot(time,r, 間的變化b曲線time,y, r）；%畫圖，以時間為橫坐標(biāo)，分別畫出系統(tǒng)輸入、輸出隨時xlabel( time(s)figure(2););ylabel( r,y%圖形）;%標(biāo)注坐標(biāo)plot(time,r-y.十)；畫r-y,即誤差隨時間的變化曲線xlabel(time(s)；ylabel(error);%標(biāo)注

8、坐標(biāo)專家PID控制MATLAB仿真程序過程及結(jié)果:在MATLAB編輯環(huán)境下編寫專家PID控制仿真程序 c nr wE畀存-11 q 7=利廠夷dm nLi =u-C. ?)L TKLI ；L.rS : Y : 忻 1721*廠 7 西nr嚴.：5iii： t亍-J衣：屯人嗅叫主一注上二吳jr jfc. im.Mf、1 口(* 亙匚軋一u_X ?。骸蓖堌?Eh壬忙古.N豈專e_l&t_ hA ； a*.巾7巨音4嚴正廠肥FL廠；T-LIdr ZL 1 VHESi： !gEJ_li-ll-b*-： id上-41-11h W：二 fRjnju.lri-rilE*.ttas誤差響應(yīng)隨時間變化曲線題目

9、3-4:如果X1X1空且BiX20.5X20.5yi0.2j 2，貝,【?，F(xiàn)巳知Zi2，利用模糊推理公式（y1乙y y y3.27 )和（3.28）求 并采用MATLAB進行仿真。模糊推理MATLAB仿真程序清單:clear allclose allA=1;0.5;B=0.1,0.5,1;C=0.2,1;；%清理數(shù)據(jù)庫中所有數(shù)據(jù);%關(guān)閉所有界面圖形？%輸入各元素在A中的隸屬度%輸入各元素在b中的隸屬度%輸入各元素在C中的隸屬度合成A和Bj%實現(xiàn)A，b的“與”關(guān)系轉(zhuǎn)換列向量%Co mp ou nd of A and B %for i=1:2 %A矩陣的行數(shù)取值for i j=1:3 %B矩陣的列

10、數(shù)取值A(chǔ)B(i,j)=min(A (i) ,B(j);endend%Tra nsfer to Colu mn %T1=;%定義轉(zhuǎn)置矩陣T1for i=1:2%AB矩陣的行數(shù)取值iT1=T1;AB(i,:);%轉(zhuǎn)置ab矩陣end %Get fuzzy R %for i=1:6 %R矩陣確立模糊關(guān)系矩陣R列數(shù)取值ifor j=1:2 %R矩陣行數(shù)取值jR(i,j)=mi n( T 1(i) ,Ca)；%確定模糊關(guān)系矩陣Rend end %A仁0.8,0.1;%輸入各元素在A1中的隸屬度B仁0.5,0.2,0;%輸入各元素在B1中的隸屬度for i=1:2%A1矩陣的行數(shù)取值for j=1:3%B1

11、矩陣的行數(shù)取值%實現(xiàn)A1和B1的“與”關(guān)系%Get out put C1%轉(zhuǎn)置矩陣 for j=1:2%模糊矩陣D(i,j)=mi n( T2(i),R(i,j); C1(j)=max(D(:,j);for i=1:6確定輸出、我列數(shù)取值R行數(shù)取值%輸出C1矩陣AB1(i,j)=mi n(A1(i),B1(j);endend%Tra nsfer to Row%轉(zhuǎn)換行向量T2=;%定義轉(zhuǎn)置矩陣T2for i=1:2 %AB1矩陣的行數(shù)取值T2=T2,AB1(i,:);%擴展 A1B1 矩陣endendend模糊推理MATLAB仿真程序過程及結(jié)果:1.在MATLAB編輯環(huán)境下編寫模糊推理仿真程序L

12、：111- i I! _=rT - 7ii2X： 3. _l-uaClL .3 J11. -Eft - UL- df 、 -Ht 1J 113-7 FR 在二I pL i百曠；R it-i.H背蘭-iTij S n ifctr S呂用廠dr L-ihr r L hr.Lttli .用 ILCal. J -iwfLi- C r I ai Offi*也叭6 融.； J L h 口時 1 凰|t n-： oi i.c.IT.Q： Y-ta a 齊云?。篒 電 L iftiHK Rd rBs?-的r i|.芋1餐sHtK奉ll2.編譯運行程序后AB與關(guān)系：T1 AE1 A A1 I 田 2kS doj

13、ble2341o.ioco|0.590012OJOOO0.5&(M0.50003轉(zhuǎn)置矩陣T1:*翅-TI*TA_ET1AB1I A I Al田3 6x1 double1 23o.iooq20 占 ooo34只 0.50005160.50007模糊矩陣R:A1B1與關(guān)系:轉(zhuǎn)置矩陣T2:2題目4-3:已知某一爐溫控制系統(tǒng)，要求溫度保持在600 C恒定。針對該控制系統(tǒng)有以下控制經(jīng)驗：(1)若爐溫低于600 C，則升壓；低得越多升壓越高。若爐溫高于600C，貝y降壓；高得越多降壓越低。(3)若爐溫等于600C，則保持電壓不變。設(shè)模糊控制器為一維控制器，輸入語言變量為誤差，輸出為控制電壓。輸入、輸出變量

14、的量化等級為7級，取5個模糊集。試設(shè)計隸屬度函數(shù)誤差變化劃分表、控制電壓變化劃分表和模糊控制規(guī)則表。解：輸入（e）以及輸出（u）分為5個模糊集：NB、NS、Z0、PS-3、 一2、 一1、 0、 +1、 +2、 +3。PB。輸入變量（e）以及輸出變量（u）分為7個等級：爐溫變化e劃分表隸屬度變化等級-3-2-10123模 PB000000.51糊 ps000010.50集 ZO000.510.500NS00.510000NB10.500000控制電壓變化劃分表隸屬度變化等級-3-2-10123模PB000000.51糊PS000010.50集ZO000.510.500NS00.510000NB

15、10.500000模糊控制規(guī)則表若（IF）NBeNSeZOePSePBe貝 y (THEN)NBuNSuZOuPSuPBu爐溫模糊控制MATLAB仿真程序清單:%Fuzzy Con trolfor furn ace temperatureclear all；%清理數(shù)據(jù)庫中所有數(shù)據(jù)close all；%關(guān)閉所有界面圖形a=n ewfis(fuzz_te mp erature)%模糊爐溫a=addvar(a.inp ut,e, -3,3)；%P arameter ea=addmf(a.inp ut,1, NB , zmf，-3,-1)；a=addmf(a,inp ut,1, NS , trimf，

16、-3,-1,1)；a=addmf(a,inp ut,1, Z, trimf,-2,0,2)；a=addmf(a,inp ut,1, S , trimf,1, B , smf,-1,1,3)；a=addmf(a,inp ut,1,3)；a=addvar(a,out put,u, -3,3)；%P arameter ua=addmf(a,out put,1, NB , zmf,-3,-1)；a=addmf(a,out put,1, NS , trimf,-3,-2,1)；a=addmf(a,out put,1, Z, trimf,-2,0,2)；a=addmf(a,out put,1, S , t

17、rimf,1, B , smf,-1,2,3)；a=addmf(a,out put,1,3)；rulelist=1 1 11 1；%Edit?rule?base編輯規(guī)則庫2211；輸入?yún)?shù)e的取值范圍輸出參數(shù)U的取值范圍1；1；1；a=addrule(a,rulelist);a1=setfis(a,DefuzzMethodmom）；%Defuzzywritefis(a1, 糊文件 temperature.fiste mp erature)；%Savetofuzzy file te mp erature.fis保存模a2=readfis(figure(1)；te mp erature%圖形1)p

18、 Iotfis(a2)；%畫圖；figure(2)；%圖形2plotmf(a,inp ut,1)；% 畫圖figure(3)；%圖形3plotmf(a,out put,1)；%畫圖flag=1；%設(shè)標(biāo)志位if flag=1%如果標(biāo)志位為1showrule(a)%Show fuzzy rulebase顯示模糊規(guī)則庫ruleview( end %結(jié)束temperature)；%Dynamic Simulation動態(tài)模擬dis p()；);disp(fuzzy?c on troller?table:e=-3,+3,u=-3,+3disp(for i=1:1:7e(i )=i-4;Ulist(i)=evalfis(e(i),a2);end %結(jié)束Ulist=rou nd(Ulist)e=-3; %Error 山十曰u=evalfis(e,a2)%Us ing fuzzy inference利用模糊推理爐溫模糊控制MATLAB仿真程序過程及結(jié)果:在MATLAB編輯環(huán)境下編寫爐溫模糊控制仿真程序二._ l6 *W* 4p . |l V - caii -bLL-、-r * fiF? ir .心 I J r *-*!*JIL!. =lt *4M