模糊控制器的查詢表的實例計算過程

1、用模糊控制實現(xiàn)水箱水溫的恒溫控制。水箱由底部的電阻性電熱元件加熱，由電動攪拌器實現(xiàn)均溫。設(shè)控制的目標(biāo)溫度為25C,以實測溫度T與目標(biāo)溫度R之差，即誤差e=T-R,以及誤差變化率ec為輸入，以固態(tài)繼電器通電時間的變化量u（以一個控制周期內(nèi)的占空比表示，控制電加熱器的功率）為輸出。設(shè)e的基本論域為-5,5C,其語言變量E的論域為-5,5；ec的基本論域為-1,1C/s,其語言變量EC的論域為-5,5；控制量u的基本論域為-5,5單位,其語言變量U的論域為-5,5。E、EC和U都選5個語言值NB,NM,NS,Z,PS,PM,PB,各語言值的隸屬函數(shù)采用三角函數(shù)，其分布可用表1和表2表示,控制規(guī)則如表

2、3所示。要求：1、畫出模糊控制程序流程圖；2、計算出模糊控制器的查詢表,寫出必要的計算步驟。表1語言變量E、EC的賦值表-5-4-3-2-1012345PB000000000.10.41PS00000000.510.50ZE00000.310.30000NS00.510.50000000NB10.40.100000000表2語言變量U的賦值表-5-4-3-2-1012345PB000000000.20.61PS00000000.410.40ZE00000.510.50000NS00.410.40000000NB10.60.200000000表3模糊控制規(guī)則表（內(nèi)容為控制量U）EECNBNSZE

3、PSPBNBPBPBPBPSZENSPBPSPSZENSZEPSPSZENSNSPSPSZENSNSNBPBZENSNBNBNB解：步驟：1）輸入輸出語言變量的選擇。輸入變量選為實測溫度T與目標(biāo)溫度R之差,即誤差e,及誤差變化率ec；輸出語言變量選固態(tài)繼電器通電時間的變化量u故模糊控制系統(tǒng)為雙輸入單輸出的基本模糊控制器。2）建立各語言變量的賦值表。設(shè)誤差e的基本論域為-5,5OC，輸入變量E的論域為-5,-4,-3,-2,-1,0,1,2,3,4,5，誤差的量化因子為ke=5/5=1。語言變量E選取5個語言值：PB,PS,ZE,NS,NB。表1為語言變量E、EC的賦值表，表2為語言變量U的賦值

4、表表1語言變量E、EC的賦值表-5-4-3-2-1012345PB000000000.10.41PS00000000.510.50ZE00000.310.30000NS00.510.50000000NB10.40.100000000表2語言變量U的賦值表-5-4-3-2-1012345PB000000000.20.61PS00000000.410.40ZE00000.510.50000NS00.410.40000000NB10.60.2000000003）建立模糊控制規(guī)則表，總結(jié)控制策略，得出一組由25條模糊條件語句構(gòu)成的控制規(guī)則，據(jù)此建立模糊控制規(guī)則表，如表3所示.表中行與列交叉處的每個元素

5、及其所在列的第一行元素和所在行的第一列元素，對應(yīng)于一個形式為”ifEandECthe的模?糊語句,根據(jù)該模糊語句可得相應(yīng)的模糊關(guān)系R，則總控制規(guī)則的總模糊關(guān)系為R=療Ro表3模糊控制規(guī)則表（內(nèi)容為控制量U）EECNBNSZEPSPBNBPBPBPBPSZENSPBPSPSZENSZEPSPSZENSNSPSPSZENSNSNBPBZENSNBNBNB4）建立查詢表。根據(jù)推理合成原則，輸出模糊集合U=（ExAE）T2。R，利用判決結(jié)果可建立模糊控制器查詢表。通過查表得出U,乘以比例因子Ku，（Ku=umax/n=5/5=1）,即查表uumax得出的結(jié)果U即為控制量的值u。5）流程圖如下圖所示流程

6、圖.謎疔扌魅袖岡七I臥大衣曲度法WJ-H討血化股刪I譏沏夜旳伯&m?汙沖問:喪.理芝lhll；伸imr謝!HS空恂lffiu6）在線查詢表如表4所示表4U的在線查詢表ECE-5-4-3-2-1012345-555555553330-453333330000-353333330000-253333330000-13333000-3-3-3-303333000-3-3-3-313333000-3-3-3-323000-3-3-3-3-3-3-533000-3-3-3-3-3-3-543000-3-3-3-3-3-3-550-3-3-3-5-5-5-5-5-5-5附：程序代碼E=10.40.1000

7、00000;00.510.50000000;00000.310.30000;00000000.510.50;000000000.10.41;%5*11E的賦值表矩陣EC=E;U=10.60.200000000;00.410.40000000;00000.510.50000;00000000.410.40;000000000.20.61;rule=55543;54433;44322;43221;32111;%5*5模糊控制規(guī)則表矩陣R=zeros(121,ll);%申請模糊控制的隸屬度關(guān)系矩陣計算模糊控制隸屬度關(guān)系矩陣R?forii=1:5forjj=1:5U_rule=rule(ii,jj);

8、%按控制規(guī)則表找出語言變量對應(yīng)的向量A=E(ii,:);B=EC(jj,:);C=U(U_rule,:);%根據(jù)模糊算法，求(AxB)對應(yīng)按值取小fori=1:11forj=1:11ifA(i)B(j)R_C(i,j)=B(j);elseR_C(i,j)=A(i);endendendR_C1=reshape(R_C,11*11,1);%轉(zhuǎn)置成121*1的列向量，形成單條控制語句的模糊關(guān)系的隸屬度函數(shù)R1fori=1:11*11forj=1:11ifR_C1(i)C(j)R1(i,j)=C(j);%得到R1是121*11的矩陣elseR1(i,j)=R_C1(i);endendend%將R1合成

9、為整個模糊關(guān)系的隸屬度函數(shù)R，R是121*11的矩陣fori=1:121forj=1:11ifR(i,j)R1(i,j)R(i,j)=R1(i,j);endendendendend%計算控制量U1=(A1xB1)T2。R，T2表示前面矩陣轉(zhuǎn)化成行向量foriii=1:11forjjj=l:ll%求E的量化值對應(yīng)的語言值的所對應(yīng)的行向量temp_maxA=E(1,iii);line_no=ones(3,l);fork=l:5if(temp_maxAE(k,iii)temp_maxA=E(k,iii);line_no(l)=k;endendA1=E(line_no(1),:);%求EC的量化值對應(yīng)的語言值的所對應(yīng)的行向量temp_maxB=EC(l,jjj);fork=1:5if(temp_maxBBl(jj)Temp(ii,jj)=Bl(jj);elseTemp(ii,jj)=Al(ii);endendendTemp_T=reshape(Temp,l2l,l);%求出控制量Ul=zeros(l,ll);forii=l:llforjj=l:l2l%將矩陣乘法中對應(yīng)的項先取小，然后在取大，得到新的控制行向量Ul(ii)=max(min(Temp_T(jj),R(jj,ii),Ul(ii);en