毕业设计：模糊控制器仿真研究.doc

安阳师范学院本科学生毕业论文 模糊控制器的仿真研究 系（院）　 物理与电气工程学院 专　　业　　电气工程及其自动化 日　　期　 2015.06.01 学生诚信承诺书 本人郑重承诺：所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得安阳师范学院或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。所有合作者对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 签名： 日期： 论文使用授权说明 本人完全了解安阳师范学院有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 签名： 导师签名： 日期： 模糊控制器的仿真研究 王方启 （安阳师范学院 物理与电气工程学院，河南 安阳 455000） 摘　要：本文对模糊控制系统的设计及仿真进行研究，对模糊控制及仿真技术的概念、特点、发展及应用进行了论述，简述了模糊控制的基本理论。在此基础上，详细介绍了模糊控制系统的系统组成和基本工作原理。同时，阐述了模糊控制器的结构和基本设计方法。最后，通过仿真结果进而对模糊控制系统进行改进。1四部分组成。模糊化接口的作用是将输入的精确量转化成模糊化量，并用相应的模糊集合来表示。模糊推理是模糊控制器的核心．它具有模拟人的基于模蛳概念的推理能力．该推理过程是基于模糊逻辑中的蕴涵关系及推理规则来进行的。反模糊化接口的作用是将模糊推理得到的控制量变换为实际用于控制的精确控制量。知识库中包含了具体应用领域的知识和要求的控制目标，它通常由数据库和模糊控制规则两部分组成。模糊控制器的基本组成如图1所示： 图1 模糊控制器的基本组成 在模糊控制中．一般通过一组语言描述的规则来表示专家的知识．专家知识通常具有Jf(满足一组条件)then(可推出～组结论)的形式。当论域为离散量时，经过量化后的输入量个数是有限的，可以针对输入情况的不同组合离线计算出相应的控制量，从而组成一张控制表．能够减少在线的运算量．这种控制方法很容易满足实时控制的要求。在这种模糊控制结构中，通常用误差和误差变化作为模糊控制器的输入量。先对它们进行模糊量化处理．得到模糊变量E和Ec，按模糊控制规则“进行模糊决策得到模糊控制量u．再经过解模糊和比例变化得到实际控制量输出。模糊控制原理，如图2所示。 图2 模糊控制器的基本原理 由此可见，模糊控制器实质上是反映输入语言变量与输出语言变量及语言控制规则的模糊定量关系算法结构，一般常用的是二维模糊控制器，即以偏差和偏差变化率作为输入。工作过程可概括为下述几个步骤： （1）将输入变量的精确值变为模糊量； （2）根据输入变量（模糊量）及模糊控制规则，按模糊推理合成规则计算控制量（模糊量）； （3）上述得到的控制量（模糊量）清晰化得到计算精确的控制量。 4 模糊控制器的设计 4.1语言变量隶属度函数的确定 模糊控制器采用两输入三输出的形式,以和为输入语言变量，、和为输出语言变量。输入语言变量的语言值均取为“负大”(NB)、“负中”(NM)、“负小”(NS)、“零”(ZO)、“正小”(PS)、“正中”(PM)、“正大”(PB)7种.输出语言变量的语言值均取为“零”(ZO)、“正小”(PS)、“正中”(PM)、“正大”(PB)4种.将偏差和偏差变化率量化到(-3,3)的区域内,输出量化到(0,3)的区域内。 4.2模糊控制器设计 Matlab模糊控制工具箱为模糊控制器的设计提供了一种非常便捷的途径，通过它我们不需要进行复杂的模糊化、模糊推理及反模糊化运算，只需要设定相应参数，就可以很快得到我们所需要的控制器，而且修改也非常方便。下面将根据模糊控制器设计步骤，一步步利用Matlab工具箱设计模糊控制器。 图3 模糊控制器 下面都是在窗口中进行模糊控制器的设计。 1．确定模糊控制器结构：即根据具体的系统确定输入、输出量。 这里可以选取标准的二维控制结构，即输入为误差e和误差变化ec，输出为控制量u。注意这里的变量还都是精确量。相应的模糊量为E，EC和U，选择增加输入(Add Variable)来实现双入三出控制结构。 图4模糊控制器输入输出量 2．输入输出变量的模糊化：即把输入输出的精确量转化为对应语言变量的模糊集合。 首先要确定描述输入输出变量语言值的模糊子集，如{NB，NM，NS，ZO，PS，PM，PB}，并设置输入输出变量的论域，例如可以设置误差E（此时为模糊量）、误差变化EC、控制量U的论域均