基于MATLAB的模糊控制系统仿真-王路 殷明远
基于MATLAB模糊自整定PID控制器的设计与仿真
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化 这 种恃税 下．１采用 常规 ＰＩＤ捕制器雕以获樽满意舳 控制效 ．『ｆｌｊ模糊杜制 依赖被拄卅 象精确的数学 模 ． 是在总童ｌ Ｊｉ拇作 始ｊＩ禽玷础 ｌ 炎现 自动控制的一种手段。本文 应 用模糊推删ｌ的方法实现时 ＰＩＤ参数的在线 自动档定 ，弹 依 此 殳计ｌｆ１ －般挎｛ｌ｝ｌｊ系统 的模糊参数 一憔定 ＰＩＤ控制器 齄千。ＭＡＴＬＡＢ的仿真结 槊丧ｆ蝣，与常舰 ＰＩＤ控制 系统相 比，改泄仆能 挟得 世优 的舟榨性 和动、静态性及县有 良好 旧ｍ ＆ｍ Ｉ：
表 ２ Ｋ．模 糊 规 则 表
ＮＢ ＮＭ ＮＳ Ｏ ＰＳ ＰＭ ＰＢ
ＮＢ ＮＢ Ｎ Ｂ ＮＭ ＮＭ Ｏ Ｏ
ＮＢ ＮＢ ＮＭ ＮＭ ＮＳ Ｏ Ｏ
ＮＭ ＮＭ ＮＳ ＮＳ Ｏ ＰＳ ＰＳ
ＮＭ ＮＳ ＮＳ Ｏ Ｐｓ ＮＭ ＰＭ
１， Ｏ，Ｋ，ｔ＝１。
在 调 试 中 ，可 以 知 道 ：模 糊 控 制 器 输 入 变 量 的 量 化 因 子 、 对 控 制 系统 的动 态 性 能 影 响较 大 ， 选 得 较 大 ， 系统 的 超 调 较 大 ，过 渡 时 间较 长 。 选 得 较 大 ，超 调 减 小 ，并且 越 大系统超调越小 ，但系统 的响应速度 会变 慢 。实 际 ，量 化 因 子 和 二 者 之 间 也 相互 影 响 。
基于MATLAB模糊逻辑工具箱的模糊控制系统仿真.
基于MATLAB模糊逻辑工具箱的模糊控制系统仿真基于MATLAB模糊逻辑工具箱的模糊控制系统仿真类别：传感与控制作者：石家庄铁道学院电子工程系050043 亢海伟杨庆芬王硕禾来源:《电子技术应用》基于ＭＡＴＬＡＢ模糊逻辑工具箱的模糊控制系统仿真摘要：介绍了用MATLAB5.1模糊逻辑工具箱设计模糊控制器，并用SIMULINK进行仿真的一般方法。
该方法具有简便、直观、高效的特点。
最后给出仿真结果。
关键词： MATLAB软件模糊控制计算机仿真1964年美国的L.A.Zadeh教授创立了模糊集合理论，1974年英国的E.HMamdani研制出第一个模糊控制器。
模糊控制不需要了解对象的精确数学模型，根据专家知识进行控制，近十年来得到了广泛的应用。
模糊控制器的设计参数主要有：各输入、输出变量模糊子集的隶属度函数，模糊控制规则，输入输出变量的比例变换因子等。
要依据设计者的经验和反复调试才能设计出一个比较好的模糊控制器。
预先采用计算机仿真方法可尽快了解模糊控制的特性，可缩短设计周期。
二维模糊控制器应用较为广泛。
偏差和偏差变化作为模糊控制器的两个输入量。
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换得到实际控制量输出。
如图１。
MATLAB软件提供自动控制、信号处理、神经网络、模糊逻辑、小波分析、图象处理等诸多工具箱，功能强大应用广泛。
本文介绍用MATLAB5.1的模糊逻辑工具箱（FuzzyLogic)设计模糊控制器，并用MATLAB的SIMULINK进行仿真的方法。
１用MATLAB模糊逻辑工具箱设计模糊控制器1.1 隶属度函数的建立若取E、EC、U的论域均为{-6,-5,-4,-3,-2,-1,0,1,2,3,4,5,6}，其模糊子集都为{NB,NM,NS,ZO,PS,PM.PB}。
共有49条模糊控制规则。
在MATLAB中键入命令FUZZY，进入模糊逻辑编辑窗口FISEditor。
基于MATLAB的自整定模糊PID控制系统
基于MATLAB的自整定模糊PID控制系统
王辚;张科
【期刊名称】《探测与控制学报》
【年(卷),期】2008(030)002
【摘要】针对常规PID控制器参数整定不良、适应性差、控制精度不理想的现状,提出了动态过程中参数自动整定的模糊PID控制系统.并利用MATLAB的SUMLINK工具箱,对系统进行仿真,仿真试验结果表明模糊PID控制鲁棒性好、控制精度提高.
【总页数】4页(P73-76)
【作者】王辚;张科
【作者单位】西北工业大学航天学院,陕西,西安,710072;西北工业大学航天学院,陕西,西安,710072
【正文语种】中文
【中图分类】TP273.2
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基于Matlab的模糊控制系统的设计与仿真
基于Matlab的模糊控制系统的设计与仿真
邵桂荣
【期刊名称】《《重庆理工大学学报（自然科学版）》》
【年(卷),期】2007(021)005
【摘要】针对一类时滞系统,提出了基于Matlab的模糊控制设计方案.分别应用在主命令窗口编程方式和Fuzzy toolbox,Simulink的可视化方式实现了模糊控制系统的仿真,基于Matlab的模糊控制设计简单方便.仿真结果表明了模糊控制方案在系统控制中的有效性.
【总页数】5页(P51-54,85)
【作者】邵桂荣
【作者单位】兰州交通大学兰州 730070; 运城学院山西运城 044000
【正文语种】中文
【中图分类】TP202
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基于matlab的模糊控制器的设计与仿真
基于MATLAB的模糊控制器的设计与仿真摘要：本文对模糊控制器进行了主要介绍。
提出了一种模糊控制器的设计与仿真的实现方法，该方法利用MA TLB模糊控制工具箱中模糊控制器的控制规则和隶属度函数，建立模型，并进行模糊控制器设计与仿真。
关键词：模糊控制，隶属度函数，仿真，MA TLAB1 引言模糊控制是一种特别适用于模拟专家对数学模型未知的较复杂系统的控制，是一种对模型要求不高但又有良好控制效果的控制新策略。
与经典控制和现代控制相比，模糊控制器的主要优点是它不需要建立精确的数学模型。
因此，对一些无法建立数学模型或难以建立精确数学模型的被控对象，采用模糊控制方法，往往能获得较满意的控制效果。
模糊控制器的设计比一般的经典控制器如PID控制器要复杂，但如果借助MATLAB则系统动态特性良好并有较高的稳态控制精度，可提高模糊控制器的设计效率。
本文在MATLAB环境下针对某个控制环节对模糊控制系统进行了设计与仿真。
2 模糊控制器简介模糊控制器是一种以模糊集合论，模糊语言变量以及模糊推理为数学基础的新型计算机控制方法。
显然，模糊控制的基础是模糊数学，模糊控制的实现手段是计算机。
本章着重介绍模糊控制的基本思想，模糊控制的基本原理，模糊控制器的基本设计原理和模糊控制系统的性能分析。
随着科学技术的飞速发展，在那些复杂的，多因素影响的严重非线性、不确定性、多变性的大系统中，传统的控制理论和控制方法越来越显示出局限性。
长期以来，人们期望以人类思维的控制方案为基础，创造出一种能反映人类经验的控制过程知识，并可以达到控制目的，能够利用某种形式表现出来。
而且这种形式既能够取代那种精密、反复、有错误倾向的模型建造过程，又能避免精密的估计模型方程中各种方程的过程。
同时还很容易被实现的，简单而灵活的控制方式。
于是模糊控制理论极其技术应运而生。
3 模糊控制的特点模糊控制是以模仿人类人工控制特点而提出的，虽然带有一定的模糊性和主观性，但往往是简单易行，而且是行之有效的。
模糊控制器的设计与MATLAB仿真
模糊控制器的设计与MATLAB仿真模糊控制器的设计与MATLAB仿真王桥( 安庆师范学院物理与电气工程学院安徽安庆246011)指导教师：吴文进摘要:随着现代科学技术的迅速发展,生产系统的规模越来越大,形成了复杂的大系统,导致了控制对象与控制器以及控制任务和目的的日益复杂化。
系统的复杂性主要表现在，被控对象模型的不确定性、系统信息的模糊性、高度非线性、输入信息多样化、多层次和多目标的控制要求、计算复杂性和庞大的数据处理以及严格的性能指标。
该设计分析了模糊控制理论原理，给出了常规模糊控制器的设计方法，并在MATLAB中进行仿真实验，实验结果验证了控制器的有效性。
关键词:模糊控制，PID控制，MATLAB仿真1引言智能控制是当前国内外人工智能，自动化，计算机技术领域中的热门话题，受到学术界、工程界和企业界的广泛关注。
正在积极进行有关智能控制的理论方法和应用技术的研究与开发工作，取得了许多新进展和新成果。
智能控制系统的发展，为智能自动化提供了理论基础，必将推动自动化向前发展。
智能控制主要包括以下几个方面，基于知识系统的专家控制、基于模糊系统的智能控制、基于学习及适应性的智能控制、基于神经网络的智能控制系统。
模糊控制指的是应用模糊集合理论统筹考虑控制的一种控制方式。
模糊控制的基本思想是把人类专家对特定的被控对象或过程的控制策略总结成一系列以：“IF(条件)…THEN（作用）”形式表示的控制规则，通过模糊推理得到控制作用集，作用于被控对象或过程。
控制作用集为一组条件语句，状态条件和控制作用均为一组被量化了的模糊语言集，如”正大”、”负大”、”高”等。
它们共同构成控制过程的模糊算法,定义模糊子集与建立模糊控制规则、由基本论域转变为模糊集合论域、模糊关系矩阵运算、模糊推理合成与求出控制输出模糊子集、进行清晰化运算，得到精确控制量。
本论文主要是对基于模糊系统的智能控制器中的常规模糊控制器和模糊自整定PID控制器进行设计。
基于MATLAB的模糊PID控制系统的设计与仿真
工 程 应 用 体 现 了 其在 控 制 方 面 的 “ 智能 ” 的核 心 ，是根 据输 入模 糊量 ，由模 糊规 则 由 性 。模 糊Ｐ Ｉ Ｄ 控 制就 是 利 用 当前 的 控 制偏 差 模 糊 规 则 完 成 模 糊 推 理 来 求 解 模 糊 关 系方 和 偏差 的变 化 率 ，结合 被控 过程 动态 特性 的 程 ， 并 获 得 模 糊 控 制 量 的部 分 。常 用 的成 绩 。本 文 介 绍 的 难 以建 立准 确模 型 的复 杂对 象更有 优 势 ，而 是基 于 传 统 的Ｐ Ｉ Ｄ 控 制和 现 代 控 制理 论 中 的 且 大 多数复 杂 的工 业控 制都 可 以用 经 验模 型 智 能 模 糊 控 制 相 结 合 的一 种 控 制 方 法 ， 用 来 进行 仿真 ，因此 控制 对象 选择 实 际控 制 中 Ｍ Ａ Ｔ Ｌ Ａ Ｂ ＆ Ｓ ｉ ｍ ｕ ｌ ｉ ｎ ｋ 软 件 和 模糊 逻 辑工 具 箱 设 常见 的非线 性经 验 模型 。 ２ ） 基 本 论 域 划 分 ： 在 进 行 输 入 模 糊 化 计控 制 系统结 构模 型 ，并 通过 仿真 结 果证 明
图１ Ｐ Ｉ Ｄ 模糊控制 结构 图
ａ ｍ ｄ ａ ｎ ｉ 法 、Ｌ ａ ｅ ｓ ｅ ｎ 法和Ｔ ｓ ｕ ｋ ａ ｍ ｏ ｔ ｏ 法。 ： 变 化 ，根 据 控 制 要 求 或 目标 函 数 ，建 立 用 Ｍ ｉ ｆ —ｔ ｈ ｅ ｎ 产 生 式 语 句 规 则 所 表 达 的调 整 模 ５ ） 解 模 糊 ： 模 糊 推 理 的 结 果 是 模 糊 型 ，对 Ｐ Ｉ Ｄ 控制 器 的三 个参 数进 行调 整 。 量 ，而 实 际用于 控制 的 是清 晰量 ，解模 糊就
Ｐ Ｉ Ｄ 模 糊 控 制 是 一个 两输 入 三 输 出 的结 是将 模 糊推 理 的结果 转化 成精 确 的控制 量 。 构 ，如 图ｉ 所示 。 常用 的解 模 糊方 法有 最大 隶属度 法 、 中位数 ３ ． 利 用Ｍ Ａ Ｔ Ｌ Ａ Ｂ ＆ Ｓ ｉ ｍ ｕ ｌ ｉ ｎ ｋ 软件 进 行控 制 法和 重 心法 。
基于MATLAB的模糊控制仿真研究
智能控制是工科自动化及其相关专业的重要课程之一。
它是在人工智能和自动控制等多学科基础上发展起来的新兴交叉学科，对于培养学生的专业素养和创新能力有着特殊的意义。
而作为该课程主要部分的模糊控制已成为目前实现智能控制的一种重要而有效的手段。
模糊控制讲解内容比较抽象，理论性较强，比较枯燥。
另外，模糊控制是以模糊集合理论、模糊语言变量以及模糊逻辑推理为基础的一种计算机控制。
它处理的问题可能难以靠解析求解，需要采用复杂的数值计算方法。
ＭＡＴＬＡＢ是当前国际控制界最为流行的面向工程与科学计算的高级语言。
而且，由于模糊逻辑的迅速推广应用，ＭａｔｈＷｏｒｋｓ公司已经添加了模糊逻辑控制工具箱。
在当前绝大多数高校没有硬件设备和实验手段进行模糊控制实验教学的情况下，利用ＭＡＴＬＡＢ进行仿真就是比较合理的选择。
本文即从ＭＡＴＬＡＢ进行模糊控制仿真进行讨论研究，指出它的优点、仿真的步骤过程，同时，对出现的一些问题进行解决。
最后提出，在网络环境下，利用ＭＡＴＬＡＢ进行模糊控制仿真的方法。
模糊控制系统的结构与常规的计算机数字控制系统类似，只是它的控制器为模糊控制器。
一般模糊控制器从功能上划分，主要由四个部分组成：模糊器、知识库、模糊推理机、去模糊器。
如图１所示，为一个典型的模糊控制系统。
其中，模糊控制器为二输入（偏差和偏差变化率）单输出（控制量）结构。
模糊控制器的设计主要包括三个部分：①控制器输入／输出规范化的比例因子设计，实现精确量的模糊化，把语言变量值转化为适当论域上的模糊子集；②模糊控制算法的设计，通过一组模糊条件语句（多为ＩＦ，ＴＨＥＮ）构成模糊控制规则，计算出模糊控制规则确定的模糊关系，并通过模糊推理，给出模糊控制器的输出模糊集合；③控制器输出模糊集合的去模糊化，确定精确量。
这些抽象化的理论知识都可以通过ＭＡＴＬＡＢ的ＦｕｚｚｙＬｏｇｉｃＴＯＯＬＢＯＸ来一一实现。
模糊逻辑工具箱提供了一套用于构造模糊控制系统的图形用户界面，在教学中能给学生一种一目了然的感觉。
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基于MATLAB的模糊控制系统仿真
王路1殷明远2
(1.河北省唐山市国丰钢铁有限公司河北唐山 0633300; 2.淮南矿业集团铁运公司安徽淮南 232082)
摘要：本文用MATLAB的模糊逻辑工具箱（Fuzzy Logic）设计模糊控制器，并用MATLAB的SIMULINK进行仿真。
在该控制系统中加入了积分，以消除静差。
关键词：模糊控制积分静差
中图分类号：TP273.4 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2009)09(b)-0000-00
本论文模糊控制系统仿真采用二维
模糊控制器，其原理是偏差和偏差变化作为模糊控制器的两个输入变量，先对其进行模糊量化处理，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，再经解模糊和比例变换得到实际控制量输出。
１用MATLAB模糊逻辑工具箱设计模糊控制器
本系统仿真采用MATLAB7.1的模糊逻辑工具箱（Fuzzy Logic）设计模糊控制器，并用MATLAB的SIMULINK进行仿真的方法。
1.1 隶属度函数的建立
在MATLAB软件中键入“FUZZY”命令，进入模糊逻辑编辑窗口“FIS Editor”。
建立E、EC、U的隶属度函数，有三角形、梯形、高斯形等多种可供选择，在此选用三角形隶属度函数。
因为E、EC、U的论域和模糊子集一样，所以隶属度函数相同；因为E、EC、U的论域和模糊子集都相同，所以隶属度函数相同。
1.2 模糊控制规则及决策方法
控制规则是对专家理论知识和实践经验的总结，如果取E、EC、U的论域均为[-6，6]，其模糊子集均为{NB，······，PB}，则其模糊控制规则共有49条。
在MATLAB软件的“Rules Editor”窗口中输入其49条规则，如：。
在控制系统中，模糊决策一般采用
Mamdni（min-max）决策法；而解模糊方
法有等分方法、重心方法，以及最大隶
属度平均方法等可供选择，在此设计中
采用了重心法（centroid）。
根据以上规
则和方法，设计出模糊控制器的输出与
输入的关系曲面图，即得出模糊规则是
一种非线形控制。
2 SIMULINK仿真
MATLAB软件提供的SIMULINK是一
个用来对动态系统进行建模、仿真和分
析的软件包，其支持连续、离散及两者
混合的线形和非线形系统；它包含了多
个子模型库，每个子模型库中又包含多
个功能块，在该软件环境下，用户利用
鼠标，可以直观地绘出系统模型，然后
直接仿真。
在SIMULINK环境下，模糊控
制器和一阶滞后被控对象组成的采样控
制系统的仿真结构图如图1所示。
3 仿真结果
该系统采用的被控对象为
1
100
)
(
20
+
=
-
S
s
G
e s
，采样周期为5s。
通过仿真结果，可以看出一般的模糊控
制器相当于非线形的PD控制，无积分作
用，有静差。
图2为系统阶跃输入下，
被控对象的输出响应曲线；因为该系统
无积分作用，所以输出有静差。
当该控
制系统加入积分，消除静差时，模糊控
制系统结果如图3所示。
在控制系统仿
真中，加入积分作用系统阶跃输入下，
被控对象的输出响应曲线，如图4所示。
参考文献
[1] 张建仁,王莉.基于MATLAB 的模糊
控制系统的仿真[J].自动化与仪器
仪表,2002,(6)．
[2] 高勇,高林.基于MATLAB的模糊控
制系统仿真应用[J].国内外机电一
体化技术,2008,(2)．
[2] 周建兴,岂兴明,矫津毅,等.MATLAB
从入门到精通[M].北京:人民邮电
出版社,2008,(11)．
图2 输出响应曲线
图1 SIMULINK下的模糊控制系统
图3 加入积分作用的模糊控制系统。