《仿真教学精)》PPT课件

• 上图表示当温度为45度、磁能为45瓦时， 输出干度为约70个单位。左右拉动界面中 的两支红线，拉到欲选的近似值，右边图 顶显示相应的干度结果。 • 上图中选菜单View, 选择Surface，弹出一 新界面Surface Viewer，如下图所示。
注意将鼠标箭头放置图内，移动鼠标可得到不同角度的 视图，如下图所示。
四、模糊逻辑工具箱仿真结果 • 模糊规则浏览器用于显示各条模糊控制规则对应 的输入量和输出量的隶属度函数。通过指定输入 量，可以直接的显示所采用的控制规则，以及通 过模糊推理得到相应输出量的全过程，以便对模 糊规则进行修改和优化。 • 所有规则填入后，选菜单View, 选择Rules,弹出 一新界面Rule Viewer，如下图所示。
模糊控 制模块
• 在Matlab中仿真，可 以看到出现一个水箱 模型的仿真动画窗口。 该动画由一个S函数 “animtank.m”实现。 从动画中，可以观察 到实际系统的水位跟 随殊荣的要求水位信 号变化。

Hale Waihona Puke 如果对S函数的实现感兴趣，可以键入命令open animtank（或edit animtank）来查看 “animtank.m”文件
• 在Simulink编辑窗口左边的模块浏览区可以看到在水箱仿真系 统中包括水箱子模型、阀门子模型及 PID 控制子模型。直接 在浏览区中点击或右键点击它们，并在弹出菜单中选择“look under mask”，可以看到这些模块实现的细节结构，如图所示。
• 这里暂时不讨论具体的系统模型的构造问题，我
们可以先在这个已经建立好的系统模型上进行修 改，体验模糊逻辑与仿真环境结合使用的优势。 • 对于仿真模型系统中已经建立的水箱模块、阀门 模块以及动画仿真显示模块可以直接使用，这里 我们重点讨论与模糊推理系统设计问题相关的模 糊系统变量 tank （即 MATLAB 的模糊逻辑推 理系统）。在 MATLAB 命令窗口中键入命令 fuzzy tank ，就可以开始对模糊系统 tank 进行
有很大的发展潜力。
模糊控制器设计的主要步骤
用MATLAB的模糊逻辑工具箱 (Fuzzy toolbox)实现
• 模糊控制系统建模的关键是对模糊控制器的 建模。Matlab软件提供了一个模糊推理系统 （FIS）编辑器。
模糊推理系统的设计与仿真
一、FIS Editor 在MATLAB的命令窗（command window）内键入：fuzzy 命令，弹出如下模糊推理系统编辑器界面。
多个输入时，在Edit菜单中，选Add variable… ->input, 加入新的输入input,如下图所示 选择input (选中为红 框),在界面 右边文字输 入处键入相 应的输入名 称，例如, 温度输入用 tmp-input, 磁能输入用 mag-input， 等。
二、隶属度函数编辑器(Mfedit) • 该编辑器提供一个友好的人机图形交互环境，用来设 计和修改模糊推理系中各语言变量对应的隶属度函数 的相关参数，如隶属度函数的形状、范围、论域大小 等，系统提供的隶属度函数有三角、梯形、高斯形、 钟形等，也可用户自行定义。 • 双击所选input，弹出一新界面，在左下Range处和 Display Range处，填入取只范围，例如 0至9 （代表 0至90）。 • 在右边文字输入Name处，填写隶属函数的名称，例 如lt或LT(代表低温)。 • 在Type处选择trimf(意为：三角形隶属函数曲线， triangle member function)，当然也可选其它形状。
§7-3 模糊控制器
模糊控制的特点 设计模糊控制器不依赖于被控对象的精确数 学模型 模糊控制易于被操作人员接受 便于用计算机软件实现 鲁棒性和适应性好
模糊控制理论的提出，是控制思想领域的一 次深刻变革，它标志着人工智能发展到了一个新阶 段。特别是对那些时变的、非线性的复杂系统，在 无法获得被控对象清晰数学模型的时候，利用具有 智能性的模糊控制器，可以给出较为有效的自动控 制方法。因此，模糊控制既有广泛的实用价值，又
Matlab模糊控制仿真演示例子一
模型sltank.mdl —— 使用模 糊控制器对水箱水位进行控 制。 假定水箱有一个进水口和一
个出水口,可以通过控制一个
阀门来控制流入的水量（即 水位高度），但是流出的速
度取决于出水口的半径（定
值）和水箱底部的压力（随 水箱中的水位高度变化）。 系统有许多非线性特性。
要求设计的目标是一个合 适的进水口阀门的控制器，能
够根据水箱水位的实时测量结
果对进水阀门进行相应控制， 使水位满足特定要求（即特定
输入信号）。一般情况下，控
制器以水位偏差（理想水位和 实际水位的差值）及水位变化 率作为输入，输出的控制结果 是进水阀打开或关闭的速度。
PID控 制模块 阀门 模型 水箱 模型 仿真动 画演示
编辑了。
• 为简单起见，我们直接利用系统里已经编辑好的模糊推理
系统，在它的基础上进行修改。这里我们采用与tank . fis中输入输出变量模糊集合完全相同的集合隶属度函数定 义，只是对模糊规则进行一些改动，来学习模糊工具箱与 仿真工具的结合运用。对于这个问题，根据经验和直觉很
在Params(参数)处，选择三角形涵盖的区间，填写三个 值，分别为三角形底边的左端点、中点和右端点在横坐标 上的值。这些值由设计者确定。
用类似的方法设置输出output的参数。点击Edit菜单，选 Add Custom MS…->继续填入相应参数即可。
三、模糊推理规则编辑器Rule editor • 通过隶属度函数编辑器来设计和修改 “IF...THEN”形式的模糊控制规则。由该编 辑器进行模糊控制规则的设计非常方便，它将 输入量各语言变量自动匹配，而设计者只要通 过交互式的图形环境选择相应的输出语言变量， 这大大简化了规则的设计和修改。另外，还可 为每条规则选择权重，以便进行模糊规则的优 化。 • 选Edit菜单，选择Rules, 弹出一新界面Rule Editor. 在底部的选择框内，选择相应的 IF…AND…THEN 规则，点击Add rule 键， 上部框内将显示相应的规则。