模煳控制的Matlab仿真

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1、模糊控制技术模糊控制的Matlab仿真用MATLAB的模糊逻辑工具箱(Fuzzytoolbox)实现Matlab4.2以后的版本中推出的模糊工具箱(FuzzyToolbox)，为仿真模糊控制系统提供了很大的方便。在Simulink环境下对PID控制系统进行建模是非常方便的，而模糊控制系统与PID控制系统的结构基本相同，仅仅是控制器不同。对模糊控制系统的建模关键是对模糊控制器的建模。Matlab软件提供了一个模糊推理系统（FIS）编辑器，只要在Matlab命令窗口键入Fuzzy就可进入模糊控制器编辑环境。Matlab模糊逻辑工具箱仿真模糊推理系统编辑器（Fuzzy）模糊推理系统编辑器用于设

2、计和显示模糊推理系统的一些基本信息，如推理系统的名称，输入、输出变量的个数与名称，模糊推理系统的类型、解模糊方法等。其中模糊推理系统可以采用Mandani或Sugeuo两种类型，解模糊方法有最大隶属度法、重心法、加权平均等。打开模糊推理系统编辑器，在MATLAB的命令窗（commandwindow）内键入：fuzzy命令，弹出模糊推理系统编辑器界面，如下图所示。多个输入时，在Edit菜单中，选Addvariable…->input,加入新的输入input,如下图所示选择input(选中为红框),在界面右边文字输入处键入相应的输入名称，例如,温度输入用tmp-input,磁能输入用mag-

3、input，等。隶属度函数编辑器(Mfedit)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。双击所选input，弹出一新界面，在左下Range处和DisplayRange处,填入取只范围，例如0至9（代表0至90）。在右边文字文字输入Name处，填写隶属函数的名称，例如lt或LT(代表低温)。在Type处选择trimf(意为：三角形隶属函数曲线，trianglememberfunction),当然也可选其它形状。在Param

4、s(参数)处，选择三角形涵盖的区间，填写三个值，分别为三角形底边的左端点、中点和右端点在横坐标上的值。这些值由设计者确定。用类似的方法设置输出output的参数。比如：共有9个规则，所以相应地有9个输出隶属函数。默认3个隶属函数，剩下6个由设计者加入。点击Edit菜单，选AddCustomMS…->继续填入相应参数即可。模糊推理规则编辑器Ruleedit通过隶属度函数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，

5、还可为每条规则选择权重，以便进行模糊规则的优化。选Edit菜单，选择Rules,弹出一新界面RuleEditor.在底部的选择框内，选择相应的IF…AND…THEN规则，点击Addrule键，上部框内将显示相应的规则。本例中用9条左右的规则，依次加入。如下图所示：模糊逻辑工具箱仿真结果模糊规则浏览器用于显示各条模糊控制规则对应的输入量和输出量的隶属度函数。通过指定输入量，可以直接的显示所采用的控制规则，以及通过模糊推理得到相应输出量的全过程，以便对模糊规则进行修改和优化。所有规则填入后，选菜单View,选择Rules,弹出一新界面RuleViewer，如下图所示。上图表示当温度为45度、

6、磁能为45瓦时，输出干度为约70个单位。左右拉动界面中的两支红线，拉到欲选的近似值，右边图顶显示相应的干度结果。上图中选菜单View,选择Surface,弹出一新界面SurfaceViewer，弹出该课题结果的三维图。如下图所示。注意将鼠标箭头放置图内，移动鼠标可得到不同角度的视图，如下图所示。Matlab模糊控制仿真演示例子模型sltank.mdl——使用模糊控制器对水箱水位进行控制。假定水箱有一个进水口和一个出水口，可以通过控制一个阀门来控制流入的水量（即水位高度），但是流出的速度取决于出水口的半径（定值）和水箱底部的压力（随水箱中的水位高度变化）。系统有许多非线性特性。要求设计的目

7、标是一个合适的进水口阀门的控制器，能够根据水箱水位的实时测量结果对进水阀门进行相应控制，使水位满足特定要求（即特定输入信号）。一般情况下，控制器以水位偏差（理想水位和实际水位的差值）及水位变化率作为输入，输出的控制结果是进水阀打开或关闭的速度。在Matlab中仿真，可以看到出现一个水箱模型的仿真动画窗口。该动画由一个S函数”animtank.m”实现。从动画中，可以观察到实际系统的水位跟随殊荣的要求水位信号变化。如果对S函数的实现感