实验3模糊工具箱模糊推理

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实验三模糊工具箱的模糊洗衣机推理系统设计
一、实验目的
1、掌握Matlab模糊工具箱的应用。

2、掌握模糊集合的基本运算。

3、能够使用Simulink工具箱设计模糊控制系统。

二、实验设备
1、PC机
2、Matlab软件
三、实验内容
使用MATLAB模糊工具箱设计一个洗衣机模糊控制：
1）模糊控制器的结构
选用单变量二维模糊控制器。

控制器的输入为衣物的污泥和油脂，输出为洗涤时间。

2）定义输入输出模糊集
将污泥(WN)分为三个模糊集：SD（污泥少），MD（污泥中），LD（污泥多），取值范围为[0，100]。

选用如下隶属函数：
⎪⎪
⎩⎪
⎪
⎨⎧≤<-=⎩⎨
⎧≤<-≤≤=≤≤-==100
5050/)50()(1005050/)100(50
050/)(50050/)50()(污泥
x x x x x x x x x x x LD
MD SD μμμμ
将油脂(YZ)分为三个模糊集：NG （无油脂），MG （油脂中），LG （油脂多），取值范围为[0，100]。

选用如下隶属函数：
⎪⎪
⎩⎪
⎪
⎨⎧≤≤-=⎩⎨
⎧≤<-≤≤=≤≤-==100
5050/)50()(1005050/)100(50
050/)(50050
/)50()(油脂
y y y y y y y y y y y LG
MG NG μμμμ
将洗涤时间(XDSJ)分为三个模糊集：VS （很短），S （短），M （中等），L （长），VL （很长），取值范围为[0，60]。

选用如下隶属函数：
⎪
⎪⎪⎪⎪
⎩⎪⎪
⎪⎪⎪
⎨⎧≤≤-=⎩⎨⎧≤<-≤≤-=⎩⎨
⎧≤<-≤≤-=⎩⎨⎧≤<-≤≤=≤≤-==60
4020
/)40()(604020/)60(402515/)25()(402515/)40(251015/)10()(251015/)25(10010
/)(10010
/)10()(洗涤时间
z z z z z z z z z z z z z x z z z z z z z VL L M S
VS μμμμμμ
4）建立模糊控制规则
根据人的操作经验设计模糊规则，模糊规则设计的标准为：“污泥越多，油脂越多，洗涤时间越长”；“污泥适中，油脂适中，洗涤时间适中”；“污泥越少，油脂越少，洗涤时间越短”。

5）建立模糊控制表
根据模糊规则的设计标准，建立模糊规则表
洗涤时间z
污泥x
NG MG LG
油
脂y
SD VS M L MD S M L LD M L VL
四、实验步骤
第一步：打开模糊推理系统编辑器
步骤：在Commond Window 键入fuzzy 回车
打开如下窗口，既模糊推理系统编辑器。

FIS处理系统有多少个输入变量，输出变量，名称是什么，模糊算子“与”(min，prod乘积，custom自定义)，“或”(max 大，probor 概率统计方法，custom)，推理方法（min，prod，custom），聚类
方法（max，probor，sum，custom），解模糊的方法（centroid质心法，bisector 中位线法，middle of maximum，largest of maximum，smallest of maximum）。

第二步：模糊控制器结构设计
1、添加输入或输出
2、选择Input、output(选中为红框)，在Name框里分别修改各输入、输出的名称为WN,YZ,XDSJ
第三步：使用隶属函数编辑器
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。

步骤：
1、双击任何一个输入量或输出量打开隶属度函数编辑器。

2、在左下处Range和Display Range处添加取值范围，按污泥、油脂和洗涤时间的论域范围修改；
3、选中任何一个隶属度函数（选中为红色），在Name 中键入名称，在Type 中选择形状，隶属函数的类型有：trimf，trapmf，gbellmf，gaussmf，gauss2mf，sigmf，dsigmf，psigmf，pimf，smf，zmf，在Params中键入范围，然后回车，分别按污泥、油脂和洗涤时间的隶属度函数参数修改：（提示：实验一中三角形隶属度函数参数设置）
a.污泥隶属函数
b)油脂隶属度函数
c）洗涤时间隶属度函数
5、关闭隶属函数编辑器
第四步：使用规则编辑器
完成了对变量的命名，隶属函数也有了适当的形状和名字，就可以编辑模糊规则。

选择连接关系（and 或者or），权重，在编辑器左边选择一个输入变量，并选择它的语言值，然后在编辑器右边的输出变量中选择一个输出变量，并选中它的语言值，然后将这种联系添加到模糊规则中。

Options/Format 下可以选择模糊规则不同的格式，默认的是verbose（模糊规则的详细格式），还有symbolic（符号格式），indexed（高度压缩格式）步骤：
1、打开规则编辑器
点击Edit菜单，选Rules…
2、添加规则
按模糊洗衣机规则表中的规则，选中WN,YZ,XDSJ的模糊取值，none(表示不被选中任何隶属度函数),and选项，权重Weight均设为1，然后点击Add rule 添加规则，同理添加其他规则。

3、关闭规则编辑器
第五步：保存并查看结果
步骤：
1、保存
保存为Test.fis
2.模糊规则观察器
模糊规则观察器的功能是可以令用户观察模糊推理图，并观察模糊推理系统的行为是否与预期的一样。

可以观察到输入变量（默认色是黄色）和输出变
量（默认色是蓝色）如何应用在模糊规则中；反模糊化的数值是多少。

View->Rules打开Rule Viewer，输入不同的污泥、油脂值，记录洗涤时间；3.输出曲面观测器
模糊规则观察器非常详细的显示了在某一个时刻的计算。

如果看到模糊推理系统的全部输出曲面，即与整个输入区间相对应的输出区间，就要打开输出曲面观测器。

View->Surface打开Surface Viewer，输入不同的污泥、油脂值，记录洗涤时间；
五、实验总结。