计算机控制技术模糊控制系统设计.ppt

文档介绍：2017-3-5 1 第6章模糊控制系统设计? 模糊控制工作原理实例? 模糊控制表实例? 模糊自适应 PID 控制实例 2017-3-5 2 模糊控制工作原理实例假设用以模糊控制器控制水箱的水位。水箱由一注水阀来调节水位的高低,两个水阀每一时刻只能开通一个,注水阀打开水位升高,开度越大注水速度越快,同样,排水阀打开水位降低,开度越大排水越快。模糊控制器的输出 u对两个调节阀的控制作用为分程控制,即输出为 0V ~ 5V( 经 D/A 转换后)是注水法开,开度为 0% ~ 100% 。输出为 0V ~ -5V 时, 排水阀开,开度为 0% ~ 100% ,总的输出量程为[-5 , 5]。假设水位与设定值之差 e的量程范围为-12cm ~ +12cm ,即[-12 ,12] ,e作为模糊控制器的输入信号。 2017-3-5 3 模糊控制工作原理实例假设输入 e和控制作用 u的论域 X、Y为离散有限论域,分别为 7个等级和 9个等级,即那么输入和输出的量程转换分别是如下映射: 输入: 输出: ???? 3 2 1 0 1 2 3 4 3 2 1 0 1 2 3 4 , , , , , , , , , , , , , , XY ? ???? ???????? 12 12 5 5 ,, XY ? ??? 2017-3-5 4 模糊控制工作原理实例对于某一输入信号,如 e* = 8cm ,映射到 X上的点 2。假设选择简单的单点模糊化的方法, e*模糊化的模糊集则为: 假如操作人员控制水箱水位的经验中,对水位误差和控制作用两个语言变量,分别记为 E、U,所取得语言值均为: E ???? 0 0 0 0 0 0 1 3 2 1 0 1 2 3 0 0 0 0 0 1 0 , , , , , , E ?? ??????? ??????( ) ( ) ( ) ( ) ( ) , , , , PB PS ZO NS NB 正大正小零负小负大 2017-3-5 5 模糊控制工作原理实例水位误差这一语言变量的各语言值即各模糊子集是定义在论域 X上,其隶属函数如下表所示: 1NB NS 0ZO 0PS 0000PB 3210-1 -2 -3 ( ) Ex?? 2017-3-5 6 模糊控制工作原理实例控制作用这一语言变量的各语言值即各模糊子集是定义在论域 Y上,其隶属函数如下表所示: ( ) Uy?? 1NB NS 00ZO 0000PS 000000PB 43210-1 -2 -3 -4 2017-3-5 7 模糊控制工作原理实例根据操作人员的经验,水位控制的模糊控制规则库包含以下 5条规则: 若E为 NB 则U为 PB 否则若E为 NS 则U为 PS否则若E为 ZO 则U为 ZO 否则若E为 PS 则U为 NS 否则若E为 PB 则U为 NB 这5条规则构成一个 5段的模糊条件语句,那么它表示的模糊关系应为: R? 51 ii R R ??? ?? 2017-3-5 8 模糊控制工作原理实例其中: 1 ( ) ( ) 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 R NB E PB U ? ?? ?? ?? ?? ?? ??? ?? ??