在线推理法模糊控制器实验报告

在线推理式模糊逻辑控制器设计实验报告

学院：电力学院

专业：自动化

学号：

姓名：

时间：2013年11月16日

一、实验目的

利用Matlab软件实现模糊控制系统仿真实验，了解模糊控制的在线推理方法的基本原理及实现过程。

二、实验要求

以matlab模糊工具箱中提供的一个水位模糊控制系统仿真的实例，定义语言变量的语言值，设置隶属度函数，根据提供的规则建立模糊逻辑控制器。最后启动仿真，观察水位变化曲线。

三、实验步骤

叙述在线推理模糊控制的仿真的主要步骤。

1）在matlab命令窗口输入：sltank，打开水位控制系统的simulink仿真模型图，如图；

2）在matlab的命令窗口中，输入指令：fuzzy，便打开了模糊推理系统编辑器（FIS Editor），如图；

3）利用FIS Editor编辑器的Edit/Add variable/input菜单，添加一条输入语言变量，并将两个输入语言和一个输出语言变量的名称分别定义为：level；rate；valve。其中，level代表水位（三个语言值：低，高，正好），rate代表变化率（三个语言值：正，不变，负），valve代表阀门（五个语言变量：不变，迅速打开，迅速关闭，缓慢打开，缓慢关闭）；

4）①利用FIS Editor编辑器的Edit/membership function菜单，打开隶属度函数编辑器，如下图，将输入语言变量level的取值范围（range）和显示范围（display range）设置为[-1，1]，隶属度函数类型（type）设置为高斯型函数（gaussmf），而所包含的三条曲线的名称（name）和参数（parameters）（[宽度中心点]）分别设置为：high,[0.3 -1];okay [0.3 0];low [0.3 1]。其中high 、okay、low分别代表水位高、正好、低；

②将输入语言变量rate的取值范围（range）和显示范围（display range）

设置为[-0.1，0.1]，隶属度函数类型（type）设置为高斯型函数（gaussmf），而

所包含的三条曲线的名称（name）和参数（parameters）（[宽度中心点]）分

别设置为：negative,[0.03 -0.1];none [0.03 0];positive [0.03 0.1]。其中negativ 、none、positive分别代表水位变化率为负、不变、正；

③将输出语言变量valve的取值范围（range）和显示范围（display range）设置为[-1，1]，隶属度函数类型（type）设置为三角型函数（trimf），而所包含的五条曲线的名称（name）和参数（parameters）（[a b c]）分别设置为：close_fast,[-1 -0.9 -0.8 ]; close_slow,[-0.6 -0.5 -0.4]; none_change,[-0.1 0 0.1] ;open_slow,[0.2 0.3 0.4] ;open_fast,[0.8 0.9 1]。其中close_fast阀门迅速关闭,close_slow 阀门缓慢关闭,none_change ,open_slow阀门缓慢打开, open_fast阀门迅速打开。参数a,b,c指定三角形的形状，第二位值代表函数的中心，第一、三位值决定了函数曲线的起始和终止点；

5）利用编辑器的edit/rules菜单，打开模糊规则编辑器（rules editor），如下图，根据指导书给出的规则（如下）分别设置五条模糊规则；

所确定模糊规则：

① if（水位正好）then(阀门大小不变)

②if（水位低）then(阀门迅速打开)

③if（水位高）then(阀门迅速关闭)

④if（水位正好且变化率为正）then(阀门缓慢关闭)

⑤if（水位正好且变化率为负）then(阀门缓慢打开)

模糊规则编辑器（rules editor）：

6）利用编辑器的FIS Editor/ file/export to workspace,将按照步骤2-5建立的模糊推理系统，命名为tank保存到工作空间中；

7）打开水位控制系统的simulink仿真模型图sltank，然后打开fuzzy logic controller模糊逻辑控制器对话框，在其FIS file or structure 参数对话框中输入：tank，如图；

8）在simulink仿真系统中，仿真参数设置如下图所示的窗口，正确设置仿真参数后，启动仿真，观察scope4或comparison便可得到水位变化曲线。

四、实验内容

1、画出在仿真过程中设置的两个输入变量和一个输出变量的隶属度函数；

①、level

②、RA TE

③、V ALVE

2、画出仿真得到的水位变化曲线。