模糊控制的基本原理和方法 模糊逻辑控制器的基本结构 模糊控制系统的设计 ●PID控制器模糊增益调节 ●利用 MATLAB设计模糊控制器 ●模糊系统的稳定性分析
模糊控制的基本原理和方法 ● 模糊逻辑控制器的基本结构 ● 模糊控制系统的设计 ● PID 控制器模糊增益调节 ● 模糊系统的稳定性分析 ●利用MATLAB设计模糊控制器
模糊逻辑控制器的基本结构 1模糊控制器知识 库 设定值 精确值 模糊值 模 糊 值 精确值一 输出 ○第和糊决策逻辑 去模糊化 过程 模糊推理单元 在采样时刻k,误差和误差的变化定义为: ek =yr=yk △ek=ek-ek
● 模糊逻辑控制器的基本结构 决策逻辑 去 模 糊 化 知识 库 过程 模 糊 化 模糊控制器 计 算e和e + - 模糊推理单元 精 确 值 模 糊 值 模 糊 值 精 确 值 r y k y 1 , = − − = − k k k k r k e e e e y y 在采样时刻k 误差和误差的变化定义为： 输出 设定值
▲模糊化部件 ▲知识库 ▲决策逻辑模糊控制系统的核心 ▲去模糊化部件 模糊控制中,模糊系统行为按专家知识,以语言规则描述 多输入多输出(MMO)转化为多输入单输出(MSO) 一般规则表示如下: R1:x是A1,x2是4 ,xn是An, then y是C1 R2:纩x1是A12,x2是4 是A2, then y是C2 x1是 是A 是An, then y是 x和y的论域分别为U和,用模糊隐含表示 R∪4→>C或R∪4(x)→B()
▲模糊化部件 ▲知识库 ▲决策逻辑—模糊控制系统的核心 ▲去模糊化部件 模糊控制中，模糊系统行为按专家知识，以语言规则描述： 多输入多输出（MIMO）转化为多输入单输出（MISO）。 一般规则表示如下： n n n n n n n n n n n R i f x A x A x A then y C R i f x A x A x A then y C R i f x A x A x A then y C : , , , : , , , : , , , 1 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 1 1 1 1 1 2 2 1 1 1 1 是 是 ， 是 是 是 是 ， 是 是 是 是 ， 是 是 R ˆ A C ˆ (x ) (y) x y U V i i Bi j i R A i j j i i i i = → 或 = → 和 的论域分别为 和 ，用模糊隐含表示：
●模糊控制系统的设计 1.模糊化的策略 ▲采用单点模糊化 ▲选择合适的模糊函数 太考虑噪声的概率密度函数。使W>5σ () (u) 2σ P(u P(u)
● 模糊控制系统的设计 1. 模糊化的策略 ▲ 采用单点模糊化 ▲ 选择合适的模糊函数 ☆ 考虑噪声的概率密度函数。使 Wf 5 n ( u ) U Wf 2 n P(u) 1 0 (b) U P(u) 1 0 (a) (u) 2 n W f
☆对应于输入测量(确定的)的范围,语言变量域中 应取多少元素,即x中,i取何值?一般5~30 ☆模糊变量术语集合的数目选取。在细分和粗分之间进 行折中。一般为2~10。 PM 108060.4-02 0.806-0.4020 mf2 mf3 mf4 mts mf6mf7 080604-02 0.2040608
☆ 对应于输入测量（确定的）的范围，语言变量域中 应取多少元素，即xi 中，i 取何值？一般5~30。 ☆ 模糊变量术语集合的数目选取。在细分和粗分之间进 行折中。一般为2~10
2.模糊规则的合理调整 按照系统的动态行为可以合理地选择和确定模糊规则 1日 16 08 e 0.4 0.2Fi i ii iii iv v vi vii viii ix xi xii a 5 10
2. 模糊规则的合理调整 按照系统的动态行为可以合理地选择和确定模糊规则： a b c d e f g h i j k l m i ii iii iv v vi vii viii ix x x i xii 8
根据e和^e的方向和大小,选择控制量的增量u的大 小和方向。 有四种情况 e>0Ae0(相当于ⅲ、ⅶ、x区) 4.e>0△e>0(相当于ⅳ、ⅷ、x区) 有交叉点和峰、谷点。 交叉点:1.e>0→)e0,△e>0(ad2h,l) 峰点:Ae=0,e0(e,i,m)
根据e和△e的方向和大小，选择控制量的增量△u的大 小和方向。 有四种情况： 4. 0 0 ( iv viii xii ); 3. 0 0 ( iii vii xi ); 2. 0 0 ( ii vi x ); 1. 0 0 ( i v ix ); 相当于 、 、 区 相当于 、 、 区 相当于 、 、 区 相当于 、 、 区 e e e e e e e e 有交叉点和峰、谷点。 0 0 ( , , ) 0 0 ( , , ) 2. 0 0, 0 ( , , ) 1. 0 0, 0 ( , , ) e e e i m e e c g k e e e d h l e e e b f j = = → → 谷点： ， 峰点： ， 交叉点：
控制元规则: 。如果e和≈e二者都为零,Au=0,保持现状。 2。如果e以满意的速率趋向零,△u=0,保持现状。 3。如果e不是自校正,Au不为零,取决于e和△e的符号和大小。 ●对交叉点,△u符号和△e符号一样。 对b,f,j,A0 ●对峰、谷点,4u符号和e符号样。 对c,g,k,△0
控制元规则： 1。如果e和△e二者都为零，△u=0, 保持现状。 2。如果e以满意的速率趋向零， △u=0, 保持现状。 3。如果e不是自校正， △u不为零，取决于e和△e的符号和大小。 ●对交叉点， △u符号和△e符号一样。 对b, f , j，u 0 对d,h,l，u 0 对c, g,k，u 0 对e,i,m，u 0 ●对峰、谷点，△u符号和e符号一样。 6
对i、、ⅸ区,当e大时,要缩短上升时间,△>0 当接近设定值时,△=0或≈0 对ⅱ、ⅵ、x区,应防止超调,△0。 ●对ⅳ、ⅷ、Ⅻ区,应防止超调,减小谷点的峰值,^>0 根据以上规则,我们可以选择和设计模糊控制器 的规则表
当接近设定值时， 或 。 对 、 、 区，当 大时，要缩短上升时间， ； 0 0 i v ix 0 = u e u 对ii、vi、x区，应防止超调，u 0 ● ● 当接近设定值时， 或 。 对 、 、 区，当 大时，要缩短上升时间， ； 0 0 iii vii xi 0 = u ● e u ● 对iv、viii 、xii区，应防止超调，减小谷点的峰值，u 0。 根据以上规则，我们可以选择和设计模糊控制器 的规则表 6
规则号 e e u 参考点 PB ZE PB ZE PM ae 123456789 PS ZE PS ZE NB nB b ZE NM NM f ZE NS NS NB ZE NB NS ZE NM ZE ZE NS 10 ZE PB PB cgkdh ZE PM PM 12 ZE PS PS 13 ZEZEZE「设置点
规则号 e △e △u 参 考 点 1 PB ZE PB a 2 PM ZE PM e 3 PS ZE PS i 4 ZE NB NB b 5 ZE NM NM f 6 ZE NS NS j 7 NB ZE NB c 8 NS ZE NM g 9 ZE ZE NS k 10 ZE PB PB d 11 ZE PM PM h 12 ZE PS PS i 13 ZE ZE ZE 设置点