1、模糊控制的基本原理和方法 模糊邏輯控制器的基本結構 模糊控制系統的設計 PID 控制器模糊增益調節 模糊系統的穩定性分析MATLAB設計模糊控制器1 模糊邏輯控制器的基本結構輸出設定值2模糊化部件知識庫決策邏輯模糊控制系統的核心去模糊化部件模糊控制中，模糊系統行為按專家知識，以語言規則描述：多輸入多輸出（MIMO）轉化為多輸入單輸出（MISO）。一般規則表示如下：3 模糊控制系統的設計1. 模糊化的策略 采用單點模糊化 選擇合適的模糊函數 考慮噪聲的概率密度函數。使4 對應于輸入測量（確定的）的范圍，語言變量域中應取多少元素，即xi 中，i 取何值？一般530。 模糊變量術語集合的數目選取。在

2、細分和粗分之間進行折中。一般為210。52. 模糊規則的合理調整按照系統的動態行為可以合理地選擇和確定模糊規則：abcdefghijklmiiiiiiivvviviiviiiixxx ixii86 根據e和e的方向和大小，選擇控制量的增量u的大小和方向。有四種情況：有交叉點和峰、谷點。7控制元規則：1。如果e和e二者都為零，u=0, 保持現狀。2。如果e以滿意的速率趨向零， u=0, 保持現狀。3。如果e不是自校正， u不為零，取決于e和e的符號和大小。對交叉點， u符號和e符號一樣。對峰、谷點，u符號和e符號一樣。68 根據以上規則，我們可以選擇和設計模糊控制器的規則表69 規則號 e e

3、u參 考 點 1PBZEPBa 2PMZEPMe 3PSZEPSi 4ZENBNBb 5ZENMNMf 6ZENSNSj 7NBZENBc 8NSZENMg 9ZEZENSk 10ZEPBPBd 11ZEPMPMh 12ZEPSPSi 13ZEZEZE設置點10關于語言相平面方法調整規則調節K1 ,K2 ,K3 可以修正規則。什么叫語言相平面？ 按誤差e(E) 和誤差變化e(E)語言值和相應的規則，構成語言相平面E E,什么叫語言軌跡？在相平面中，隸屬函數為最大的點的連線， 改變K1 ,K2 ,K3 改變相應語言軌跡，就可調節系統的動態行為（品質）。131311EEEEE舉例： K3是由K1

4、,K2 決定的，增加模糊輸出語言值，就應增加K3。EE舉例：一階系統的調節。12PBPMPMPSZEZEZEPBPMPMPSZEZEZEPBPSPSZEZEZENSPMPSPSZENSNSNMPSZEZEZENSNSNBZEZEZENSNMNMNBZEZEZENSNMNMNBEEEE上升時間慢，超調量大。1113PBPMPMPSZEZEZEPBPMPBPMZEZEZEPBPMPSZEZEZENMPMPMPSZENSNMNBPMZEZEZENSNMNBZEZEZENMNMNMNBZEZEZENSNMNMNBEEEE少了一個NS減少超調。PM與前圖相同。14EEEE153 . 模糊規則的完整性、一

5、致性和交換性對過程的每一狀態，都能推導出一個合適的控制規則， 控制規則的完整性。 子集的并，應該以一定程度覆蓋有關論域控制 規則的 完整性。 0.5. 規則之間不存在矛盾.16 PID 控制器模糊增益調節模糊控制器應用的模式17模糊PID調節器18模糊控制在MATLAB中的實現19設計一模糊控制器使其超調量不超過1%，輸出的上升時間0.3。步驟 1. 確定e，de和u的論域 2. e，de和u語言變量的選取 3. 規則的制定 4. 推理方法的確定假定被控對象的傳遞函數為：201. 根據系統實際情況，選擇e，de和u的論域 e range : -1 1 de range: -0.1 0.1 u

6、range: 0 22. e，de和u語言變量的選取 e 8個：NB,NM,NS,NZ,PZ,PS,PM,PB de 7個：NB,NM,NS,Z,PS,PM,PB U 7個：NB,NM,NS,Z,PS,PM,PB利用MATLAB的Toolbox工具213.模糊規則確定224. 隱含和推理方法的制定隱含采用 mamdani方法: max-min推理方法， 即 min 方法去模糊方法：面積中心法。選擇隸屬函數的形式：三角型MATLAB230.1 1-0.1-1 0 224也可以用viewsurf菜單命令看模糊控制器的輸出量2526Scope 2Scope 1Scope 327 模糊系統的穩定性分析

7、Ri:這是TakagiSugeno一階模型。改寫為：為了分析模糊系統的穩定性，把常用的一階模糊系統改寫：Ri:進一步，寫成矩陣形式：x(k+1)= Ai x(k)28 這是一個模糊系統，可以看成是一個離散系統，它由許多子系統組成。這系統在什么條件下能夠穩定呢？根據Lyapunov穩定理論，只要存在一個公共的正定矩陣P，使：則該系統必定全局漸近穩定。可以證明，此結論是正確的。證明見書本。29舉例：模糊控制器為：30合成的總系統對照下式：合成的總系統可以分解如下：31= 0.906 x(k) 0.302 x(k1)= 0.672 x(k) 0.193 x(k1)= 0.906 x(k) 0.302 x(k1) 形式上，一個模糊大系統，分成三個模糊子系統。為了保證此系統穩定，必須存在一個正定矩陣P滿足一定的條件。32目前情況下，我們可以找到正定矩陣P，滿足：所以，該系統是可以穩定的。 要注意：這個條件是比較嚴格的，一般情況下很難予以滿足！33 要注意：各個模糊子系統穩定，并不能保證整個模糊系統穩定！舉例：有二個子系統：該二個子系統分別是穩定的。但合成的總系統卻是不穩定的。34因為：是不穩定的。 如果A