智能控制模糊控制设计实例

3 确定语言值隶属度函数。
对上面各语言之给定其模糊化的隶属度函数，这里选择三角 形函数。
a
6
4 建立模糊控制规则
•If E=PB and EC=NB or NS or Z then U=NB •If E=PB and EC=PB or PS then U=NM •If E=PM and EC=NB or NS then U=NB •If E=PM and EC=PB then U=NS •If E=PM and EC=PS or Z then U=NM •If E=PS and EC=NB then U=NM •If E=PS and EC=NS or Z then U=NS •If E=PS and EC=PB or PS then U=Z •If E=Z and EC=NB or NS then U=NS
a
5
2.3输出控制电压u
系统输出控制量u，取其语言变量为U，论域Z={-3，-2，-1，0 ，+1，+2，+3}，论域上模糊子集是Ck(k=1,2,3,…,7)，相应语言 值为{正大（PB），正中（PM），正小（PS），零（Z），负 小（NS），负中（NM），负大（NB）}。分别表示控制执行机 构动作为：“发水位高限报警，关闭阀门V1”、“阀门V1开度减 小量大”、“阀门V1开度减小量小”、“阀门V1开度不变”、“阀门V1 开度增加量小”、“阀门V1开度增加量大”、“发水位低限报警，并 阀门V1开度为最大”。
模糊控制器的设计
吴离蒙 刘晓萱 宋雨荷
a
1
模糊控制器组成
input
④
知识库 Knowledge base
① 模糊化
② 模糊推理
③ 清晰化
Fuzzification
Fuzzy-inference 模糊控制器
Defuzzification
output
控制对象
Plant
Fig The structure of Fuzzy Control system
a
3
1.首先确定模糊控制器结构。
为得到良好的控制性能，观测液位误差e和误差变化ec，
而控制量只有一个——电磁阀V1的开启电压u。因此，模糊 控制器采用两输入单输出的二维结构。
2.确定语言变量。
需要确定的语 言变量有3个
：
误差e 误差变化ec 输出控制电压u
a
4
2.1 误差e
设液位给定高度hd，实际高度h，则液位误差e=hd-h，取其语言变量 为E，论域X={-3，-2，-1，0，+1，+2，+3}，论域上模糊子集是 Ai(i=1,2,…,7)，相应语言值为{正大（PB），正中（PM），正小 （PS），零（Z），负小（NS），负中（NM），负大（NB）}。分 别表示当前水位h相对设定值hd为：“极低”、“很低”、“偏低”、 “正好”、“偏高”、“很高”、“极高”。
a
7
5 确定模糊关系
a
8
计算模糊关系R，为计算方便起见，先将由图给出的模糊隶属度函数以 矢量形式表示，列成表。
模糊集合A的隶属度函数
a
9
模糊集合B的隶属度函数
a
10
模糊集合C的隶属度函数
a
11
R1:If E=PB and EC=NB or NS or Z then U=NB
可理解为 ：
R
:If E=PB then U=NB；R
a
2
模糊控制器设计实例
倒锥形容器的液位模糊控制系统设计及实现：
•受控对象：倒锥形容器的液位高度h
•检测装置：测量容器底部压力来间接 测量液位
•执行机构：系统的执行机构为电磁阀 V1,通过控制V1的开启度来控制液位。 假设V1的开启度与液位呈线性关系。
•模糊控制器：受控对象是倒锥形容器， 其液位高度h和进水量Q间的关系不是 线性关系，且有实质性，因此是较为 复杂的控制对象。此类控制对象采用 模糊控制器是可取的方案。
•If E=Z and EC=PB or PS then U=PS •If E=Z and EC=Z then U=Z •If E=NS and EC=NB or NS then U=Z •If E=NS and EC=Z or PS then U=PS •If E=NS and EC=PB then U=PM •If E=NM and EC=NB then U=PS •If E=NM and EC=Z or NS then U=PM •If E=NB and EC=NS or NB then U=PM •If E=NM and EC=PB or PS then U=PB •If E=NB and EC=Z or PS or PB then U=PB
0 .6 5 0 .6 5 0 .3 0 0 0 0
1
0 . 6 5 0 . 3 0 0 0 0
a
12
5
在求RB1之前先求出“并集” B j j 3
5
U B j B 3 B 4 B 5 1 ， 0 .7 5， 1， 1， 0 .6 5， 0 .3， 0
j 3
1
0
.7
5
1
U R B 1
2.2误差变化ec
系统液位误差前后两次采样值变化量是ec=e2-e1=(hd-h1)-(hd-h2)=h2h1，取其语言变量为EC，论域Y={-3，-2，-1，0，+1，+2，+3}， 论域上的模糊子集是Bj（j=1,2,3,…,5），相应语言值为{正大（PB ），正小（PS），零（Z），负小（NS），负大（NB）}。分别表 示当前水位变化h2-h1为：“快速上升”、“上升”、“不变”、“下降”、“快 速下降”。
A1
B 1:If EC=NB or NS or Z then U=NB。
0
0
0
R A1
( A1 C 7 )
0
1
0 .6 5
0 .3
0
0
0
0
0 .3
0 .6 5
1
0
0
0 0 0 0 0
ห้องสมุดไป่ตู้
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0 0 0 0 0
＝
0
0
0
0
0
0
0
0 .3
0 .3 0 .3 0 0 0 0
(
5
B j C7)
1
1
0 .6 5
0 .3
0
0
0
0
j 3
0 .6 5
0 .3
0
1
0 .6 5 0 .3 0 0 0 0
0
.7
5
0 .6 5
0 .3
0
0
0
0
1
0 .6 5 0 .3 0 0 0 0
＝
1
0 .6 5
0 .3
0
0
0
0
0 .6 5 0 .6 5 0 .3 0 0 0 0