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模糊控制综合练习参考

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模糊控制综合练习参考资料
实验一模糊工具箱的使用
一、实验目的
1、掌握Matlab模糊工具箱的应用。

2、掌握模糊集合的基本运算。

3、能够使用Simulink工具箱设计模糊控制系统。

二、实验设备
1、PC机
2、Matlab软件
三、实验内容
第一步：打开模糊推理系统编辑器
步骤：在Commond Window 键入fuzzy 回车
打开如下窗口，既模糊推理系统编辑器
第二步：使用模糊推理系统编辑器
本例用到两个输入，两个输出，但默认是一个输人，一个输出步骤：
1、添加一个输入
添加一个输出
得如下图
2、选择Input、output(选中为红框)，在Name框里修改各输入的名称
并将And method 改为prod，将Or method 改为 probor
提示：在命名时’_’在显示时为下标，可从上图看出。

第三步：使用隶属函数编辑器
该编辑器提供一个友好的人机图形交互环境，用来设计和修改模糊推理系中各语言变量对应的隶属度函数的相关参数，如隶属度函数的形状、范围、论域大小等，系统提供的隶属度函数有三角、梯形、高斯形、钟形等，也可用户自行定义。

步骤：
1、双击任何一个输入量（In_x、In_y）或输出量打开隶属度函数编辑器。

2、在左下处Range和Display Range处添加取值范围，本例中In_x和In_y的取值范围均为[0 10], Out_x和Out_y的取值范围均为[0 1]
3、默认每个输入输出参数中都只有3个隶属度函数，本例中每个输入输出参数都需要用到五个，其余几个需要自己添加：
选中其中一个输入输出参数
点击Edit菜单，选Add MFS…打开下列对话框
将MF type设置为trimf(三角形隶属度函数曲线，当然你也需要选择其他类型)将Number of MFs 设置为2，点击OK按钮
同样给其他三个加入隶属度函数
4、选中任何一个隶属度函数（选中为红色），在Name 中键入名称，在Type中选择形状，在Params中键入范围，然后回车如下图：
本例中：In_x,In_y隶属度函数相同，如下
Out_x,Out_y隶属度函数相同，如下：
5、关闭隶属函数编辑器
第四步：使用规则编辑器
通过隶规则编辑器来设计和修改“IF...THEN”形式的模糊控制规则。

由该编辑器进行模糊控制规则的设计非常方便，它将输入量各语言变量自动匹配，而设计者只要通过交互式的图形环境选择相应的输出语言变量，这大大简化了规则的设计和修改。

另外，还可为每条规则选择权重，以便进行模糊规则的优化。

步骤：
1、打开规则编辑器
点击Edit菜单，选Rules…
打开下了对话框
2、添加规则
选中IXL2,IYL2,OXL2,none(表示不被选中任何隶属度函数),and选项，权重Weight均设为1，然后点击Add rule 添加规则，同理添加其他规则。

下图为添加所有role后：
3、关闭规则编辑器
第五步：保存并查看结果
步骤：
1、保存
保存为Test.fis
2、View->Rules打开Rule Viewer
3、View->Surface打开Surface Viewer
第二部分：将模糊逻辑添加到Simulink中第一步：创建一个Simulink文件
步骤：
1、打开Simulink
2、点击新建按钮建立一个新的.mdl文件
第二步：添加模糊逻辑
步骤：
1、在Simulink Library Brower 的搜索框内键入Fuzzy Logic Controller找到Fuzzy Logic Controller，并将其拖拽到新建的mdl文件中
2、双击Fuzzy Logic Controller，打开如下对话框，比在其内部键入Test
3、关闭对话框
第三步：添加其他模块
如下图，都是常用模块，请自己添加
第四步：保存并运行
步骤：
1、保存为Test.mdl
2、初始化模糊逻辑控制器，即在Command Window中键入Test = readfis('Test.fis')，回车
1、运行Test.mdl
这里可以比较一下结果
四、思考题
1、如何设计复杂模糊控制系统框图
实验二 模糊控制器设计
一、实验目的
1、掌握Matlab 模糊工具箱的应用。

2、掌握基本模糊推理系统编辑器的应用。

3、掌握Simulink 模糊控制系统仿真方法。

4、掌握控制系统的模糊控制器设计方法。

二、实验设备
1、 PC 机
2、 Matlab 软件 三、实验内容
1、 控制系统的传递函数模型为
或100
8.01
)(2++=
s s s G
分析其特点。

2、 针对上述系统，通过模糊系统编辑器建立一个模糊推理系统。

步骤如下：
（1） 在Matlab 命令窗口执行fuzzy 命令即可激活基本模糊推理系
统编辑器（FIS Editor ），见图1所示。

图1 FIS 编辑器
（2）在基本模糊编辑器中选择定义变量。

（3）进行变量的隶属函数编辑，编辑窗口见图2。

图2 隶属函数编辑窗口
（4）在基本模糊编辑器中选择规则编辑，按控制规则进行编辑，编辑窗口见图3。

图3 规则编辑窗口
3、 在Simulink 中建立仿真系统，仿真在阶跃信号作用下的输出响应。

系统
仿真结构图如图4所示：
图4 仿真结构图
4、 当输入为阶跃信号时，再加入干扰信号，观测控制效果。

四、实验报告
1、 说明建立仿真系统步骤及321,,k k k 对系统的影响。

2、 分析、整理仿真结果。

五、思考题
1、比较PID 控制与模糊控制的特点。

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模糊控制习题2

模糊控制习题2

模糊控制习题1、举出有限论域上的一个模糊集，并用三种形式表示之。

2、设论域 U ={u 1, u 2, u 3, u 4, u 5}；A =(0.2 0.1 0.5 1 0.7)；B =(0.4 0.8 0.9 0 0.2)；C =(0.1 0.7 0.6 0.4 0.3)，试求A ∪B ，A ∩B ，A C ，(A ∪B )∩C 。

3、对企业论域 U ={u 1, u 2, u 3, u 4, u 5, u 6}，有A =“大企业”=(0.4 0.3 0.7 0.2 0.5 0.8)；B =“小企业”=(0.5 0.6 0.5 0.7 0.4 0.3)；试求 (1) C =“非大企业”； (2) D =“非小企业”；(3) E =“或大或小企业”； (3) F =“中型企业”。

4、给定模糊集合A 、B 和C ，确定他们的λ切割。

{}221()(2,1),(3,0.8),(4,0.6),(5,0.4),(6,0.2),(7,0.4),(8,0.6),(9,0.8),(10,1)0.2,0.51()0.2,0.5;[0,]1(10)010()0.3,0.5;[0,]10(1(10))A B C x x x x x x x x x μαμαμα-=====∞+-≤⎧===∞⎨>+-⎩ 123451234512351351335{,,,,}{,,,,}0.2{,,,}0.5{,,}0.60.7{,}0.2{}U u u u u u u u u u u u u u u A u u u u u u A λλλλλλ=⎧=⎪=⎪⎪==⎨⎪=⎪=⎪⎩、若， 试用分解定理求。

26{0,1,2,3,4,5}{0,1,2,,25}:() (0.2 0.4 0.8 0.1 1 0.5)()x y f x y x f x x x A f A ==→→== 、设　， 有映射　， 在 中定义 ，求 。

7、双边高斯函数MF ，由下式定义：211111221222221exp 2(,,,,)11exp 2s x c x c gauss x c c c x c x c c xσσσσ⎧⎡⎤⎛⎫-≤⎪⎢⎥-⎪⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦⎪⎪=<<⎨⎪⎡⎤⎛⎫-⎪⎢⎥-⎪⎪≤⎢⎥⎝⎭⎪⎣⎦⎩1）编一个MATLAB 程序实现上述MF ；2）对不同的参数画出这个MF ； 3）找出该MF 的交叉点和宽度。

模糊控制习题一

模糊控制习题一

一、完成下述模糊集合的基本运算：1、设论域为 12345678{x ,x ,x ,x ,x ,x ,x ,x }X =A 和B 为论域X 上的两个模糊集合已知：1234567812456780.20.40.60.8 1.00.80.50.2A x x x x x x x x 0.50.7 1.00.80.60.40.2B x x x x x x x =+++++++=++++++试计算：A B, A B, A (B A) 。

解： =B A 876543212.05.08.00.10.16.07.05.0X X X X X X X X +++++++；87654212.04.06.08.08.04.02.0X X X X X X X ++++++=B A ;876543218.05.08.00.18.06.04.05.0)(X X X X X X X X A B +++++++=A ;2、设X 、Y 、Z 为论域，X 到Y 的模糊关系为R ，Y 到Z 的模糊关系为S 。

已知模糊关系矩阵为：0.30.60.80.10.50.30.80.50.20.70.40.90.70.2R , S=0.90.10.80.50.10.40.50.30.40.20.60.40.10.9⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦， 试求：X 到Z 的模糊关系。

分析：由于R 是X →Y 上的模糊关系，S 是Y →Z 上的模糊关系。

则X →Z 上的模糊关系为R 与S 的模糊合成。

解：编程实现本题的运算程序如下： #include <iostream.h> void main(){float d[4]={0};float a[4][4]={{0.3,0.6,0.8,0.1},{0.5,0.2,0.7,0.4},{0.9,0.1,0.8,0.5},{0.3,0.4,0.2,0.6}};floatb[4][3]={{0.5,0.3,0.8},{0.9,0.7,0.2},{0.1,0.4,0.5},{0.4,0.1,0.9}};float c[4][3]={0}; int i,j,k;for (i=0;i<4;i++)for (k=0;k<3;k++) { for (j=0;j<4;j++) {d[j]=(a[i][j]>b[j][k])?b[j][k]:a[i][j];if (d[j]>d[0]) d[0]=d[j]; c[i][k]= d[0]; }cout<<c[i][k]<<"\t";}}运行上述程序可知：⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡=6.0085.05.04.04.04.06.04.05.05.06.0S R二、用于模糊控制的不确定性推理定义论域为X ＝{x1, x2, x3, x4, x5}；Y ＝{y1, y2, y3, y4, y5} 已知在论域X 上定义如下模糊子集：*0.20.40.60.8 1.01x2x3x4x50.71.00.80.60.3x1x2x3x4x5A x A =++++=++++并在论域Y 上定义如下模糊子集：0.20.50.7 1.00.81y2y3y4y5y ++++B=若有如下模糊规则if x is A then y is B试完成推理：如果x 是*A ，求*B 。

模糊控制大作业

模糊控制大作业

模糊控制作业一．题目要求已知4802216001s G e s -=+，分别设计PID 控制与模糊控制，使系统达到较好性能，并比较两种方法的结果。

PID/FCG(s)yr_e具体要求： 1、采用fuzzy 工具箱或编程实现模糊控制器。

2、分析量化因子和比例因子对模糊控制器控制性能的影响。

3、分析系统在模糊控制和PID 控制作用下的抗干扰能力(加噪声干扰)、抗非线性能力(加死区和饱和特性)、抗时滞的能力(对时滞大小加以改变)和结构变化的能力(1阶系统变2阶以上系统)。

4、为系统设计模糊PID 控制器(选作)。

二．构建Simulink 仿真模型1.采用PID 控制 1）PID 控制器的设计图1 PID 控制器仿真结构图其中，设置PID Controller 的Kp=0.10，Ki=0.00005，Kd=0，Transport Delay 的的延迟时间为480.2）PID 控制系统的仿真图及分析仿真结果分析：调节时间ts=1520s,上升时间tr 为700s 超调量9.3%，延迟时间td 为2250s 。

由图1-2可见，PID 控制器的调节时间较长，原因可能是三个参数的调解未达到最佳状态，具体是因为三个参数对于三阶加延时环节的被控对象只能通过经验试凑法来不断调节，所以很难达到最佳状态，该题中延迟环节的时间常数已经达到480，若Kp设置过大，会影响系统稳定导致震荡，采用常规PID控制的效果并不令人满意。

图2.PID控制系统响应曲线2.采用模糊控制1）模糊控制器的设计根据系统实际情况，选择e，de和u的论域e range : [-6 6]ec range: [-6 6]u range: [-6 6]2) e，de和u语言变量的选取e 7个：NB,NM,NS,ZO,PS,PM,PBec 7个：NB,NM,NS,ZO,PS,PM,PBu 7个：NB,NM,NS,ZO,PS,PM,PB3) 模糊规则确定u eNB NM NS ZO PS PM PBec NB PB PB PM PM PS ZO ZO NM PB PB PM PM PS ZO ZOec NS PB PB PM PS ZO NM NM ZO PB PB PM ZO NM NB NB PS PM PM ZO NS NM NB NB PM ZO ZO NS NM NM NB NB PB ZO ZO NS NM NM NB NB表1 模糊规则表图3.模糊控制规则的添加图4.模糊控制器的输出量4) 隐含和推理方法的制定隐含采用‘mamdani’方法: ‘max-min’推理方法，‘min‘方法去模糊方法：重心法选择隶属函数的形式：三角型。

模糊控制期末模拟考试试卷及答案

模糊控制期末模拟考试试卷及答案

模糊控制期末模拟考试试卷及答案模糊控制期末模拟考试试卷及答案第一部分模糊控制期末模拟考试试卷第一大题（70分）某控制系统如下图所示。

取离散部分采样周期T=0.001秒，控制器输出为[-20，20] ；t=0时刻起施加给定R=20, t=1s时刻起施加负载扰动LOAD=5；系统参数J 0.05 0.03。

要求为系统开发设计如下几种控制器，并以MATLAB为手段开展仿真实验及对比研究。

考察系统的性能指标主要有：上升时间、调节时间、超调量、稳态误差、抗负载扰动能力、对参数变化的适应能力。

2.以系统误差和误差变化量为输入信号设计MAMDAN型模糊控制器。

（30分）3.以系统误差和误差变化量为输入信号设计T-S型模糊控制器。

模糊控制期末模拟考试试卷及答案（10 分）4.设计一种自适应模糊控制器。

（15分）5.对以上控制器的控制性能进行比较，得到明确结论。

（5分）第二大题：（25分）撰写一篇论文，综述模糊逻辑原理在你所从事的研究领域或即将从事的研究领域中的应用情况。

字数在4000左右，附上参考文献。

附：第一大题注意事项①注重细节和过程②给出所有的仿真结果③问题分析的深入性④给出明确结论第二大题注意事项①论文书写的规范性②文献阅读的广泛性③使用文献的代表性④有自己的观点模糊控制期末模拟考试试卷及答案第二部分模糊控制期末模拟考试答案 第一大题（70分）某控制系统如下图所示。

取离散部分采样周期 T=0.001秒，控制 器输出为[-20，20] ； t=0时刻起施加给定 R=20, t=1s 时刻起施 加负载扰动LOAD=5 ；系统参数J 0.05 0.03。

要求为系统开发 设计如下几种控制器，并以MATLAB 为手段开展仿真实验及对比研 究。

考察系统的性能指标主要有：上升时间、调节时间、超调量、 稳态误差、抗负载扰动能力、对参数变化的适应能力。

*连续部分1.按Z-N 法（或其它方法）设计常规 PID 控制器。

（10分）（1）系统结构： 1 C JS 0.001离散部分 *控制器0.4 0.001S 1 LOAD十。