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模糊控制系统MATLAB仿真实验报告.docx

发布时间：2022-06-03 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：0.65M 资料格式：docx 举报 版权申诉
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    模糊控制系统MATLAB仿真实验报告
    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 0~5V， 输出相电压 0~220V，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。 = 初选值： k 控制规则表： e ,3.0 k ec = ,5.4 k u = .0 k , 0167 i = 01.0 U NB NM NS ZO PS PM PB 输 入 变 量 e NB NB NB NV NM NS ZO ZO NM NB NB NM NS ZO ZO PS 输入变量 ec PS NM MS ZO PS PM PM PB ZO NB M, NS ZO PS PM PB NS NB M, NM NS ZO PS PM PM NS ZO ZO PS PM PB PB PB ZO ZO PS PM PB PB PB 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 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 1-2 系统仿真图 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 1-3 FIS Editor 界面
    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。
    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 1-8 模糊编辑器规则设置 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 File→Export 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 k e = ,3.0 k ec = 5.4 k u = ,02.0 k i = 01.0 进行仿真，当 系统输入为阶跃信号 =tr )( ℃400 时其系统响应如下：
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