模糊控制的MALTAB系统仿真实验.doc

可编程控制器智能控制技术仿真实验 题 目: 模糊控制系统MATLAB仿真实验报告 院系名称： 电气工程学院 专业班级： 电气F1102 学生姓名： 任飞 学 号： 201123910515 模糊控制系统MATLAB仿真实验报告一、 实验目的1、 通过本次设计，了解模糊控制的基本原理、模糊模型的建立和模糊控制系统的设计过程。2、 熟悉在MATLAB下建立模糊控制器的方法，并能利用MATLAB对给定参数的模糊控制系统予以仿真二、 实验项目1、实验题目本设计要求设计一个采用模糊控制的加热炉温度控制系统。被控对象为一热处理工艺过程中的加热炉，加热设备为三相交流调压供电装置，输入控制信号电压为05V，输出相电压0220V，输出最大功率180KW，炉温变化室温625，电加热装置如图所示：图1-1电加热装置示意图3、 实验数据：本实验输入变量为偏差e和偏差的变化ec，输出变量为控制电压U，变量模糊集量化论域均为-6 6采用的常用的三角形隶属函数。控制规则表：U输入变量ecNBNMNSZOPSPMPB 输 入 变 量 eNBNBNBNBNBNMNSZONMNBNBM,M,MSZOZONSNVNMNMNSZOZOPSZONMNSNSZOPSPSPMPSNSZOZOPSPMPMPBPMZOZOPSPMPMPBPBPBZOPSPMPBPBPBPB三、实验步骤1、建立系统仿真图：在MATLAB主窗口单机工具栏中的Simulink快捷图标弹出“Simulink Library Browser”窗口，单击“Create a new model”快捷图标弹出模型编辑窗口。依次将Signal Generator(信号源)、Subtract(减运算)、Gain（增益）、Derivative（微分）、Mux（合成）、Fuzzy Logic Controller(模糊逻辑控制器)、Transfer Fcn(传递函数)、Saturation(限幅)、Memory（存储器）、Scope（显示器）模块拖入窗口并连接成系统仿真图如图1-2图1-2 系统仿真图2、在模糊推理系统编辑器中设置变量：在MATLAB 命令窗口输入fuzzy并按回车键，启动FIS Editor(模糊推理系统编辑器)。图1-3 FIS Editor界面在FIS编辑器界面上执行菜单Edit Add Variable Input 为模糊控制系统添加变量，并将变量名修改为 E、EC输出变量为U。图1-4双变量模糊推理系统界面双击输入变量E，执行菜单命令Edit Remove All MFs 然后执行命令 Add MFs 弹出Membership Function 对话框，将隶属函数的类型设置为gaussmf 并将隶属函数的数目修改为7。在Current Membership Function 区域编辑模糊子集的名称及位置，将各变量的取值范围Range和显示范围Display Range 均设置为-6 6，在输入变量E 的图形显示区域选中相应的曲线，即可编辑该子集。语言值的隶属函数类型设置为高斯型函数Gaussmf ，名称分别设置为NB、NM、NS、ZO、PS、PM、PB，其参数（宽度、中心点）将会自动生成。图1-5 输入变量E的参数设置按同样的方式设置输入变量EC和输出变量U，但U的语言值隶属函数类型为三角形函数trimf图1-6 输入变量EC的参数设置图1-7 输出变量 U的参数配置3、在FIS中设置变量规则：在FIS Editor中执行菜单命令Editor Rules 打开规则编辑器，将已知49条控制规则输入到Rule编辑器中。图1-8 模糊编辑器规则设置4、检验模糊规则输入/输出特性曲面：利用编辑器的View Rules 和View Surface 菜单命令即可得到模糊规则输入/输出特性曲面图1-9 模糊规则特性曲面图1-10 模糊输入输出特性曲面5、对模糊控制系统进行仿真：将FIS与Simulink连接，执行FIS编辑器的菜单命令 FileExport to workspace，将当前模糊推理系统保存到MATLAB工作空间的推理矩阵中。在Simulink中双击Fuzzy Logic Controller模糊逻辑控制器模块上单击鼠标右键然后选择Look Under Mask 选项，将FIS嵌入。图1-11 FIS嵌入四、 仿真结果1、组初选参数进行仿真，当系统输入为阶跃信号时其系统响应如下：2、 将系数再次仿真得到如下曲线。五、遇到的问题在进行仿真时遇到如下问题：MinMax does not accept boolean signals. The input and output signal(s) of untitled/Fuzzy Logic Controller/FIS Wizard/Defuzzification1/Max (COA) must be one of the MATLAB uint8, uint16, uint32, int8, int16, int32, single, or double data types, or one of the Fixed-point data types解决方案：经检查，模糊控制模型搭建过程中按照实验指导来做完全没有错误，而实际操作中却会出现这样的提示。经网上搜集资料，“simulink模型窗口菜单中，Simulation-Configuration Parameters-Implement logic signals as boolean data前面默认的勾选去掉”可以解决。