模糊控制详细讲解实例
模糊控制案例001
10) 11) 12) 13) 14) 15) 16) 17) 18) 19)
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
以不是，甚至可以不是一个整数，经变
换后，是基本论域上的元素。
• 模糊控制的特点 所谓的模糊控制，既不是指被控制的 对象是模糊的，也不是模糊控制器是不确 定的，模糊控制有着自己的一套精确的理 论和算法。所谓的模糊是指在表示知识， 概念上的模糊性。虽然模糊控制器的算法 是通过模糊语言描述的，但它所完成的是 一项完全确定性的工作。
表4 模糊控制规则表格
E Ai
U Ck EC Bj
A1 PB
NM C6 R2 NB C7
A2 PM
NS C5 R4 NM C6 R5 NB C7 R3
A3 PS
Z C4 R6 NS C5 R7 NM C6 R6
A4 Z
PS C3 R10 Z C4 R11 NS C5 R9
A5 NS
PM C2 R14 PS C3 R13 Z C4 R12
A6 NM
PB C1 R18 PM C2 R16 PS C3 R15
模糊控制应用实例
模糊控制应用实例模糊控制是一种基于模糊逻辑的控制方法，它能够处理模糊的输入和输出，使得控制系统具有更好的鲁棒性和适应性。
下面将介绍一个模糊控制的应用实例。
某工厂的生产线上有一台机器人，它需要根据生产线上的物品进行分类和分拣。
由于生产线上的物品形状、颜色、大小等特征存在一定的模糊性，传统的控制方法很难实现准确的分类和分拣。
因此，工厂决定采用模糊控制方法来解决这个问题。
首先，需要对机器人的控制系统进行建模。
假设机器人的控制系统包括三个输入变量和一个输出变量。
其中，三个输入变量分别为物品的大小、颜色和形状，输出变量为机器人的动作，包括分类和分拣两种动作。
接下来，需要确定输入变量和输出变量的模糊集合和模糊规则。
假设物品的大小、颜色和形状分别属于三个模糊集合：小、中、大；红、绿、蓝；圆、方、三角。
输出变量也分别属于两个模糊集合：分类、分拣。
根据这些模糊集合，可以确定一些模糊规则，例如：如果物品大小为小且颜色为红且形状为圆，则机器人动作为分类；如果物品大小为中且颜色为绿且形状为方，则机器人动作为分拣；如果物品大小为大且颜色为蓝且形状为三角，则机器人动作为分类。
最后，需要进行模糊推理和模糊控制。
当机器人接收到一个物品时，它会根据物品的大小、颜色和形状，将它们映射到对应的模糊集合中。
然后，根据模糊规则进行模糊推理，得到机器人的动作。
最后，根据机器人的动作，控制机器人进行分类或分拣。
通过模糊控制方法，机器人可以更准确地分类和分拣物品，提高生产效率和质量。
同时，模糊控制方法还具有较好的鲁棒性和适应性，能够应对物品特征的变化和噪声的干扰。
总之，模糊控制是一种有效的控制方法，它能够处理模糊的输入和输出，使得控制系统具有更好的鲁棒性和适应性。
在工业生产、交通运输、医疗健康等领域都有广泛的应用。
模糊控制程序实例
5.2.2 .6 模糊控制器设计实例1 、单输入模糊控制器的设计【例 5.12 】已知某汽温控制系统结构如图 5.10 所示，采用喷水减温进行控制。
设计单输入模糊控制器，观察定值扰动和内部扰动的控制效果。
图 5.10 单回路模糊控制系统按表 5-2 确定模糊变量 E 、 U 的隶属函数，按表 5-3 确定模糊控制规则，选择温度偏差 e 、控制量 u 的实际论域：，则可得到该系统的单输入模糊控制的仿真程序如 FC_SI_main.m 所示，仿真结果如图 5.11 所示。
设温度偏差 e 、控制量 u 的实际论域：，选择 e 、 u 的等级量论域为量化因子。
选择模糊词集为 { NB,NS,ZO,PS,PB } ，根据人的控制经验，确定等级量 E ， U 的隶属函数曲线如图 5-8 所示。
根据隶属函数曲线可以得到模糊变量 E 、 U 的赋值表如表 5-3 所示。
图5-8 E ，U 的隶属函数曲线表 5-3 模糊变量 E 、 U 的赋值表( μ )-3 -2 -1 0 1 2 3 等级量μE 、 UPB 0 0 0 0 0 0.5 1 PS 0 0 0 0 1 0.5 0 ZO 0 0 0.5 1 0.5 0 0 NS 0 0.5 1 0 0 0 0 NB 1 0.5 0 0 0 0 0依据人手动控制的一般经验，可以总结出一些控制规则，例如：若误差 E 为 O ，说明温度接近希望值，喷水阀保持不动；若误差 E 为正，说明温度低于希望值，应该减少喷水；若误差 E 为负，说明温度高于希望值，应该增加喷水。
若采用数学符号描述，可总结如下模糊控制规则：若 E 负大，则 U 正大；若 E 负小，则 U 正小；若 E 为零，则 U 为零；若 E 正小，则 U 负小；若 E 正大，则 U 负大。
写成模糊推理句 :if E =NB then U =PBif E =NS then U =PSif E=ZO then U=ZOif E =PS then U =NSif E =PB then U =NB由上述的控制规则可得到模糊控制规则表，如表 5-4 所示。
模糊控制simulink实例
模糊控制simulink实例一、模糊控制概述模糊控制是一种基于人工智能的控制方法，它模拟人类的思维方式进行控制决策。
模糊控制的核心思想是将模糊语言和模糊推理应用于控制系统中，通过建立模糊规则和模糊集合来实现对系统的控制。
模糊控制具有适应性强、处理非线性和复杂系统能力强等优点，在工业控制领域得到了广泛应用。
二、Simulink简介Simulink是MathWorks公司开发的一款基于MATLAB的通用仿真平台。
Simulink提供了一个直观的图形化界面，可以用于设计、模拟和实现各种系统模型。
Simulink 支持多领域的仿真，包括控制系统、信号处理、通信系统等，同时也提供了丰富的库函数和工具箱，方便用户进行系统建模与仿真。
三、模糊控制在Simulink中的应用模糊控制在Simulink中的应用可以通过Fuzzy Logic Toolbox来实现，该工具箱提供了一系列用于模糊控制设计和仿真的函数和模块。
下面介绍一个简单的模糊控制实例来说明模糊控制在Simulink中的应用。
3.1 系统建模首先，我们需要确定模糊控制系统的输入、输出和控制规则。
假设我们要设计一个小型的温度控制系统，系统的输入是环境温度（T），输出是加热器的电压（V）。
根据经验，我们可以定义几个模糊集合来描述温度和电压的状态，例如”冷”、“适中”和”热”。
然后，我们可以根据这些模糊集合定义一些模糊规则，例如”当温度冷时，增加电压”等。
3.2 模糊控制器设计在Simulink中，我们可以使用Fuzzy Logic Controller模块来设计模糊控制器。
该模块提供了一种快速且简单的方法来创建模糊控制器。
首先，我们需要定义输入和输出的模糊集合，以及模糊规则。
然后，我们可以将这些参数传递给Fuzzy Logic Controller模块，并设置输入输出的信号传递方式。
3.3 系统仿真在完成模糊控制器的设计后，我们可以进行系统的仿真。
在Simulink中，我们可以通过连接输入信号和模拟环境来模拟系统的行为。
模糊控制实例
x2 2 x5 A1 ( x ) 3 , 8 x 5 x 8 3
y 5 B1 ( y ) 3 11 y 3 z 1 C1 ( z ) 3 7 z 3 5 y 8 , 8 y 11
计算机控制算法
属函数 C ( z ) 为：
(1)以连续型重心法作为解模糊化机构：首先找出
因此
z 1 1 z 3 3 2 3 z 5 3 7 z C ( z ) 5 z 6 3 1 6 z 8 3 9 z 8 z9 3 3 z 1 52 67 z 81 99 z zdz zdz zdz zdz zdz 1 3 5 6 8 3 3 3 3 3 z 3 z 1 52 67 z 81 99 z dz dz dz dz 1 3 3 3 5 3 6 3 8 3 dz 28 16 49 28 25 18 3 18 6 18 2 4 1 2 1 3 3 2 3 6 4.7
{负大，负中，负小，负零，正零，正小，正中，正大}
{NB，NM，NS，NO，PO，PS，PM，PB}
第3章
计算机控制算法
2.变量的模糊化
基本论域：某个变量变化的实际范围 误差的基本论域为 [ xe ， xe ] 误差变化的基本论域为[ xc ， xc ] 输出变量的基本论域为[ yu ， yu ]
变量的模糊子集论域 {n, n 1,
,0,
, n 1, n}
基本论域到模糊子集论域的转换公式
2n a b y x ba 2
模糊化就是将清晰的某个输入变量按隶属度转换到与 之相对应的模糊量的过程。
第3章
计算机控制算法
模糊控制应用示例讲解
0.4
0.2
0
-3
-2
NS
ZR
PS
-1
0
1
PB
2
u3
e de NB NS ZR PS PB
模糊推理规则
NB NS ZR PS PB
PB PB PS PS ZR PB PS PS ZR ZR PS PS ZR ZR NS PS ZR ZR NS NS ZR ZR NS NS NB
模糊控制系统设计
% Example 3.8 % 典型二阶系统的模糊控制 % %被控系统建模 num=20; den=[1.6,4.4,1]; [a1,b,c,d]=tf2ss(num,den); x=[0;0];
第5次课
例1：工业工程控制
例2：典型二阶环节 的模糊控 制
例1： 工业过程
例1: 某一工业过程要根据测量的温度 （t）和压力（p）来确定阀门开启的角
度: f (t, P) 这种关系很难用数
学模型精确描述。实际中由有经验的操 作员完成，因此通常可设计模糊控制器 取而代之。
输入输出变量的论域
0
0
0.5
1
1.5
2
2.5 压力 3
阀门开启角度的模糊隶属度 函数
“负” “零” “正”
1 0.8 0.6 0.4 0.2
0 -10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10
角度增量
隶属度函数
模糊推理规则库
模糊推理规则有3条：
If 温度“冷” and 压力“高”，则阀门角 度增量为“正”
If 温度“热” and 压力“高”，则阀门角 度增量为“负”
If 压力“正常”，则阀门角度增量为“零 ”
模糊控制算法实例解析(含代码)
模糊控制算法实例解析（含代码）
首先来看一个实例，控制进水阀S1和出水阀S2，使水箱水位保持在目标水位O处。
按照日常操作经验，有以下规则：
1、若当前水位高于目标水位，则向外排水，差值越大，排水越快；
2、若当前水位低于目标水位，则向内注水，差值越大，注水越快；
3、若当前水位和目标水位相差很小，则保持排水速度和注水速度相等。
下面来设计一个模糊控制器
1、选择观测量和控制量
一般选择偏差e，即目标水位和当前水位的差值作为观察量，选取阀门开度u为控制量。
2、输入量和输出量的模糊化
将偏差e划分为5个模糊集，负大(NB)、负小(NS)、零(ZO)、正小(PS)、正大(PB)，e为负表示当前水位低于目标水位，e 为正表示当前水位高于目标水位。
设定e的取值范围为[-3，3]，隶属度函数如下。
偏差e对应的模糊表如下：隶属度
变化等级-3 -2
-1
1
2
3模糊集
PB 0 0 0 0 0 0.5
1PS 0
0 0.5 1 0.5 0ZO
0 0.5 1 0.5 0
0NS
0 0.5 1 0.5 0
0NB
0.5 0 0 0 0 0。
模糊控制应用实例
模糊控制应用实例1. 引言模糊控制是一种基于模糊逻辑的控制方法，它能够处理不确定性和模糊性问题。
本文将介绍模糊控制的应用实例，包括模糊控制在机器人导航、温度控制和交通信号灯控制等方面的应用。
2. 模糊控制在机器人导航中的应用2.1 模糊控制器设计在机器人导航中，模糊控制可以用于控制机器人的运动路径。
首先，需要设计一个模糊控制器，该控制器包括输入和输出变量以及一组模糊规则。
输入变量可以是机器人与障碍物的距离、机器人当前的角度等。
输出变量通常是机器人的速度和转向角度。
2.2 模糊控制器实现在机器人导航中，可以使用传感器来获取机器人与障碍物的距离和机器人当前的角度。
这些信息可以作为输入变量输入到模糊控制器中。
模糊控制器根据一组模糊规则来计算机器人的速度和转向角度，然后将其作为输出变量输出给机器人的控制系统。
2.3 模糊控制器优势相比于传统的控制方法，模糊控制在机器人导航中具有一定的优势。
首先，模糊控制能够处理不确定性和模糊性问题，使得机器人能够更好地适应复杂的环境。
其次，模糊控制可以通过调整模糊规则和输入变量的权重来优化机器人的导航性能。
最后，模糊控制可以很容易地与其他控制方法结合使用，以实现更高级的导航功能。
3. 模糊控制在温度控制中的应用3.1 温度控制系统在温度控制中，模糊控制可以用于调节加热器或制冷器的功率，以维持目标温度。
温度控制系统通常包括一个温度传感器、一个控制器和一个执行器。
温度传感器用于测量当前的温度，控制器根据温度的变化来调整执行器的功率。
3.2 模糊控制器设计在温度控制中，需要设计一个模糊控制器来根据当前的温度误差和误差变化率来调整执行器的功率。
模糊控制器的输入变量可以是温度误差和误差变化率，输出变量可以是执行器的功率。
通过选择适当的模糊规则和调整输入变量的权重，可以实现温度的稳定控制。
3.3 模糊控制器实现在温度控制中，可以使用一个模糊控制器来计算执行器的功率。
模糊控制器根据一组模糊规则来决定执行器的功率大小，然后将其输出给执行器。
MATLAB技术模糊控制实例
MATLAB技术模糊控制实例一、引言在现代控制领域中，模糊控制是一种应用广泛的方法。
它通过将模糊逻辑和模糊运算引入控制系统中，来处理非线性、不确定性和模糊性问题。
而MATLAB作为一种常用的工具和编程语言，在模糊控制技术的实现中也起到了重要的作用。
二、模糊控制基础2.1 模糊集合和隶属度函数在模糊控制中，模糊集合是指某个具有模糊性质的事物的集合。
而隶属度函数则是用来描述一个元素对某个模糊集合的隶属程度的函数。
MATLAB提供了一系列的函数来实现模糊集合和隶属度函数的定义与计算。
2.2 模糊规则和推理机制模糊规则是模糊控制系统中的核心部分，它是一种以if-then形式表示的规则，用于将输入变量映射到输出变量。
推理机制则是模糊控制系统中用于根据模糊规则进行推理和决策的方法。
在MATLAB中，可以使用模糊推理系统工具箱来实现模糊规则和推理机制。
三、MATLAB模糊控制实例下面以一个简单的温度控制系统为例，介绍如何使用MATLAB进行模糊控制的实现。
3.1 系统建模假设我们要设计一个模糊控制器来控制一个恒温器，使得恒温器能够根据当前环境温度自动调整加热功率。
首先，我们需要进行系统建模，即确定输入变量、输出变量和规则库。
在这个例子中，输入变量为环境温度和加热功率的变化率，输出变量为加热功率的大小。
规则库包括一系列的模糊规则，用于根据当前环境温度和加热功率的变化率来决策加热功率的大小。
3.2 模糊集合和隶属度函数的定义在MATLAB中，可以使用fuzzy集合函数来定义模糊集合和隶属度函数。
例如，我们可以使用triangle函数来定义一个三角形隶属度函数，用于表示环境温度的低、中、高。
3.3 模糊规则和推理机制的设计在MATLAB中，使用fuzzy规则编辑器可以方便地设计模糊规则和推理机制。
首先，我们需要定义输入和输出的模糊集合，然后输入模糊集合和输出模糊集合之间的关系。
接下来，根据规则库的要求，添加相应的模糊规则。
模糊pid控制实例
模糊pid控制实例以下是一个模糊PID控制的简单实例：假设我们要控制一台电机的转速，目标是使电机转速尽可能稳定在设定值附近。
根据模糊PID控制器的工作原理，我们可以进行以下步骤：1. 设定目标值和初始设定值：设定电机转速的目标值，例如1000转/分钟。
同时设置初始的PID参数。
- 设定值（SP，Set Point）= 1000 RPM- 比例增益 (Kp) = 1- 积分时间(Ti) = 1- 微分时间(Td) = 0.12. 测量电机转速：使用传感器或编码器来测量电机当前的转速，得到当前的反馈值。
3. 模糊控制规则建立：基于当前误差（设定值减去反馈值）和误差的变化率，建立一组模糊逻辑规则，例如： - 如果误差为"NB"并且误差变化率为"PB"，则输出为"NB"。
- 如果误差为"NB"并且误差变化率为"NM"，则输出为"NM"。
- ...4. 模糊推理和模糊输出：根据模糊逻辑规则，进行模糊推理，即将当前的误差和误差变化率映射到模糊输出的隶属度值上。
5. 解模糊：将模糊输出映射回具体的控制量，例如根据模糊输出计算PID控制器的输出量。
6. 更新PID参数：根据误差的变化和模糊输出的结果来更新PID控制器的参数，例如根据误差的大小和变化率来调整PID参数，以使控制更加精确。
7. 反馈控制：将PID控制器的输出量应用于电机，调整电机的转速。
8. 循环控制：循环执行上述步骤，不断更新PID参数和反馈控制，使得电机转速尽可能稳定在设定值附近。
需要注意的是，以上是一个简单的示例，实际的模糊PID控制根据具体的应用情况和系统特点会有所差异。
参数的选择和模糊规则的建立都需要根据具体的控制对象进行优化和调整。
此外，在实际应用中，还需要考虑到系统的鲁棒性、性能指标等因素。
模糊控制详细讲解实例
一、速度控制算法：首先定义速度偏差-50 km/h ≤e （k ）≤50km/h ，-20≤ec （i ）= e （k ）- e （k-1）≤20，阀值e swith =10km/h设计思想：油门控制采用增量式PID 控制算法,刹车控制采用模糊控制算法，最后通过选择规则进行选择控制量输入。
选择规则：e （k ）<0 ① e （k ）>- e swith and throttlr_1≠0 选择油门控制② 否则：先将油门控制量置0，再选择刹车控制 0<e （k ） 先选择刹车控制，再选择油门控制e （k ）=0 直接跳出选择刹车控制：刹车采用模糊控制算法1.确定模糊语言变量e 基本论域取[-50,50]，ec 基本论域取[-20,20]，刹车控制量输出u 基本论域取[-30,30]，这里我将这三个变量按照下面的公式进行离散化：)]2(2[ba x ab n y +--= 其中，],[b a x ∈，n 为离散度。
E 、ec 和u 均取离散度n=3，离散化后得到三个量的语言值论域分别为：E=EC=U={-3,-2,-1,0,1,2,3}其对应语言值为{ NB,NM,NS,ZO, PS,PM,PB } 2.确定隶属度函数E/EC 和U 取相同的隶属度函数即：E E CU (,5,1)(,3,2,0)(,3,1,1)u (,2,0,2)(,1,1,3)(,0,2,3)(,1,5)g x trig x trig x trig x trig x trig x g x ∧∧--⎧⎪--⎪⎪--⎪=-⎨⎪-⎪⎪⎪⎩说明：边界选择钟形隶属度函数，中间选用三角形隶属度函数，图像略实际EC 和E 输入值若超出论域范围，则取相应的端点值。
3.模糊控制规则由隶属度函数可以得到语言值隶属度（通过图像直接可以看出）如下表： 表1：E/EC 和3.模糊推理由模糊规则表3可以知道输入E 与EC 和输出U 的模糊关系，这里我取两个例子做模糊推理如下：if (E is NB) and (EC is NM) then (U is PB) 那么他的模糊关系子矩阵为：1211U EC E R R R R ⨯⨯=其中，711)0,,0,5.0,1(0⨯== P R E ,即表1中NB 对应行向量，同理可以得到，712)0,,0,5.0,1,0(1⨯== P R EC , 711)0,,0,5.0,1(0⨯== P R U77210000000000005.05.00005.010)0,,0,5.0,1,0()0,,0,5.0,1(⨯⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡=⨯=⨯TEC E R R 49121)0,,0,5.0,5.0,0,0,0,0,0,5.0,1,0(⨯= EC E R7491211000000005.05.00005.0100000)0,,0,5.0,1()0,,5.0,1,0(⨯⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡=⨯=⨯= TU EC E R R Rif (E is NVB or NB) and (EC is NVB) then (U is PVB)1112U EC E R R R R ⨯⨯= 结果略按此法可得到27个关系子矩阵，对所有子矩阵取并集得到模糊关系矩阵如下：)27,,2,1(21 ==i R R R R i 由R 可以得到模拟量输出为：()U E EC R =⨯4.去模糊化由上面得到的模拟量输出为1×7的模糊向量，每一行的行元素（u （z ij ））对应相应的离散变量z j ，则可通过加权平均法公式解模糊：)21,,2,1()()(21021===∑∑==j i zu z zu u i iji jij从而得到实际刹车控制量的精确值u 。
3.5模糊控制应用实例
VL(z) (z 40) / 20
0 z 10 0 z 10
10 z 25 10 z 25
25 z 40 25 z 40
40 z 60 40 z 60
图3.5.3 洗涤时间隶属函数
6
4. 建立模糊控制规则
IF 污泥多 AND 油脂多，THEN 洗涤时间长
洗涤时间
泥污度
3) 规则前件隶属度的聚集
Rule1: min(4 5,3 5) 3 5 Rule2 : min(4 5,2 5) 2 5 Rule3 : min(1 5,3 5) 1 5 Rule4 : min(1 5,2 5) 1 5
9
4） 每条规则的推理输出
Rule1 : min(3 5, M (z)) Rule2 : min(2 5, L(z)) Rule3 : min(1 5, L(z)) Rule4 : min(1 5 , VL(z))
LG(y)(y50)/50
0y50 0y50
50y100 50y100
图3.5.2 油性肮脏度隶属函数
5
VS(z) (10 z) / 10
S
(z)
z /10 (25 z)
/
15
洗
涤
时
＝ 间 M
(
z)
(z 10) / 15 (40 z) / 15
L
(z)
(z 25) / 15
(60
z)
/
20
3.5 模糊控制应用实例——洗衣机的 模糊控制
一、重点解决三个问题：
1.
物理量的测定
2.
控制量的确定
3.
控制知识库
1.
二、关键技术：
1.
布质、布量传感器
模糊pid控制实例
模糊pid控制实例（原创版）目录一、引言二、模糊 PID 控制的概述三、模糊 PID 控制的实例分析四、总结正文一、引言在工业控制系统中，PID 控制是一种常见的控制方法，它通过比例（P）、积分（I）和微分（D）三个环节的组合，实现对被控对象的精确控制。
然而，在面对一些非线性、时变性、不确定性等特点的复杂系统时，传统 PID 控制可能存在不足。
为了解决这些问题，模糊 PID 控制应运而生。
二、模糊 PID 控制的概述模糊 PID 控制是一种基于模糊逻辑的控制策略，它将传统 PID 控制中的比例、积分、微分环节的参数调整改为模糊逻辑推理，使控制系统具有更强的自适应性和鲁棒性。
模糊 PID 控制主要分为三个部分：模糊化、模糊推理和清晰化。
其中，模糊化是将输入的连续量转换为模糊量；模糊推理是基于模糊逻辑对模糊量进行处理；清晰化是将模糊推理的结果转换为连续量，以实现对被控对象的控制。
三、模糊 PID 控制的实例分析以一个加热器为例，由于加热器的温度控制系统存在非线性、时变性等特点，传统 PID 控制效果不佳。
而采用模糊 PID 控制，可以有效改善控制效果。
具体步骤如下：1.确定控制变量：本例中，控制变量为加热器的输出功率。
2.确定模糊化方法：根据输入的连续量，采用三角模糊化方法将输入量转换为模糊量。
3.确定模糊推理：根据模糊量，利用模糊逻辑推理方法确定比例、积分、微分环节的参数。
4.确定清晰化方法：将模糊推理的结果转换为连续量，得到加热器的输出功率。
5.根据输出功率，调整加热器的工作状态，实现对温度的控制。
四、总结模糊 PID 控制作为一种基于模糊逻辑的控制策略，具有较强的自适应性和鲁棒性，能够有效应对复杂系统的非线性、时变性、不确定性等特点。
模糊控制在matlab中的实例
模糊控制在matlab中的实例模糊控制是一种基于经验知识的控制方法，与传统的精确控制方法不同，它允许对系统的行为进行模糊描述，并通过一套模糊规则来对系统进行控制。
在实际应用中，模糊控制常常用于处理非线性、复杂和不确定的系统，例如温度控制、汽车制动系统等。
在MATLAB中，可以通过使用Fuzzy Logic Toolbox工具箱来实现模糊控制。
下面以一个简单的温度控制系统为例，来介绍如何在MATLAB中进行模糊控制的实现。
首先，需要定义模糊控制器的输入和输出变量，以及它们的模糊集合。
在温度控制系统中，可以定义温度作为输入变量，定义加热功率作为输出变量。
可以将温度的模糊集合划分为"冷"、"适中"和"热"三个模糊集合，将加热功率的模糊集合划分为"低"、"中"和"高"三个模糊集合。
```temperature = readfis('temperature.fis');temp_input = [-10, 40];temp_output = [0, 100];temperature_inputs = ["冷", "适中", "热"];temperature_outputs = ["低", "中", "高"];```然后，需要定义模糊规则。
模糊规则用于根据输入变量的模糊集合和输出变量的模糊集合之间的关系来确定控制规则。
例如，当温度为"冷"时，加热功率应该为"高"。
可以根据经验知识定义一系列模糊规则。
```rules = ["冷", "高";"适中", "中";"热", "低";];```接下来，需要定义模糊控制器的输入和输出变量值。
模糊控制在matlab中的实例
模糊控制在matlab中的实例以下是一个模糊控制在MATLAB中的简单实例：假设我们要设计一个模糊控制器来控制一个水箱中水位的高低。
我们可以先建立一个模糊推理系统，其中包含输入和输出变量以及规则。
1. 输入变量：水箱中的水位（假设范围为0到100）。
2. 输出变量：水泵的流量（假设范围为0到10）。
我们需要定义一组模糊规则，例如：如果水箱中的水位为低，则水泵的流量为低。
如果水箱中的水位为中等，则水泵的流量为中等。
如果水箱中的水位为高，则水泵的流量为高。
将这些规则转换成模糊集合，如下所示：输入变量：- 低：[0, 30]- 中等：[20, 50]- 高：[40, 100]输出变量：- 低：[0, 3]- 中等：[2, 6]- 高：[4, 10]接下来，我们可以使用MATLAB的Fuzzy Logic Toolbox来建立模糊推理系统。
以下是一个简单的MATLAB脚本：```% 定义输入变量water_level = fisvar("input", "Water Level", [0 100]); water_level.addmf("input", "low", "trapmf", [0 0 30 40]); water_level.addmf("input", "medium", "trimf", [20 50 80]);water_level.addmf("input", "high", "trapmf", [60 70 100 100]);% 定义输出变量pump_flow = fisvar("output", "Pump Flow", [0 10]);pump_flow.addmf("output", "low", "trapmf", [0 0 3 4]); pump_flow.addmf("output", "medium", "trimf", [2 6 8]); pump_flow.addmf("output", "high", "trapmf", [7 8 10 10]); % 建立模糊推理系统rule1 = "If Water Level is low then Pump Flow is low"; rule2 = "If Water Level is medium then Pump Flow is medium"; rule3 = "If Water Level is high then Pump Flow is high"; rules = char(rule1, rule2, rule3);fis = newfis("Water Tank Fuzzy Controller");fis = addvar(fis, water_level);fis = addvar(fis, pump_flow);fis = addrule(fis, rules);% 模糊控制器输入water_level_value = 70;% 运行模糊推理系统pump_flow_value = evalfis([water_level_value], fis);disp(["Water level: " num2str(water_level_value) "%"]); disp(["Pump flow: " num2str(pump_flow_value)]);```在这个简单的例子中，我们使用了Fuzzy Logic Toolbox来定义输入和输出变量以及规则，并运行模糊推理系统来计算输出值。
模糊控制应用实例
• 2）输出变量
图7.15 输出变量旳隶属函数
• （4）解模糊判决成果 • 据此又细提成如下旳洗涤控制： • ①水流9种； • ②洗涤时间16种； • ③清洗时间6种； • ④脱水时间6种。
• 7.2 智能手机充电器
• 7.2.1 智能充电原理
• 根据这些控制规律，就可制定出如下满足 模糊控制要求旳控制规则：
• 规则1：假如NC=+3时R=VG且C=G且 A=VG，那么NC=3；
• 规则2：假如NC=+2时R=VG且C=G且 A=VG，那么NC=2；
• 规则3：假如NC=+1时R=VG且C=G且 A=VG，那么NC=1；
• 规则4：假如NC=0时 R=VG且A=G，那 么
度
• C：（Comfort of riding）乘坐舒适性 • E：（Energy saving）节省能源 • R：（Running time ）行驶时间 • S：（Safety）安全性 • T：（Traceability of speed）速度跟踪
性
• 用5个符号表达模糊概念旳等级： • VG：（Very Good）非常好 • G：（Good）好 • M ：（Medium）中档 • B：（Bad）差 • VB：（Very Bad）非常差 • （1）停车精确度 • （2）乘坐舒适度 • （3）节省能源
• 规则1：假如N =0时，S=G且C=G且E=G， 那么N=0；
• 规则2：假如N =P7时，S=G且C=G且 T=B，那么N=P7；
• 规则3：假如N=B7时，S=B，那么N=（N （t）+Bmax）/2；
• 规则4：假如NC=4时，S=G且C=G且 T=VG，那么NC=4；
模糊控制应用实例
模糊控制应用实例模糊控制在自动驾驶中的应用实例自动驾驶技术是近年来备受关注的热门话题，它的出现旨在解决驾驶过程中的安全问题，并提高驾驶的便利性和舒适度。
而模糊控制作为自动驾驶技术中的重要一环，有着广泛的应用。
本文将以自动驾驶中的模糊控制为例，探讨其应用实例。
在自动驾驶的过程中，模糊控制被用来处理传感器数据，并作出相应的决策。
以自动驾驶汽车的转向控制为例，模糊控制可以根据车辆的位置、速度、前方障碍物等数据，决定车辆的转向角度，以保证车辆在道路上行驶的安全性和稳定性。
模糊控制通过模糊化处理将传感器数据转化为模糊集合。
例如，车辆的位置可以被模糊化为"靠左"、"靠右"、"居中"等模糊集合，车辆的速度可以被模糊化为"缓慢"、"中等"、"快速"等模糊集合。
然后，利用一系列的模糊规则来推导出车辆转向角度的模糊集合。
例如，如果车辆靠左，并且速度较快，那么转向角度可能是"向右转"；如果车辆居中，并且速度较慢，那么转向角度可能是"保持直行"。
最后，通过去模糊化处理将模糊集合转化为具体的转向角度。
在自动驾驶中，模糊控制的应用不仅限于转向控制，还包括加速控制、制动控制等。
例如，在车辆的加速控制中，模糊控制可以根据车辆的加速度和前方障碍物的距离，决定车辆的加速度大小，以保证车辆在道路上的安全跟随。
同样，在车辆的制动控制中，模糊控制可以根据车辆的速度和前方障碍物的距离，决定车辆的制动力大小，以保证车辆在紧急情况下的安全停车。
除了在自动驾驶中的应用，模糊控制还广泛应用于其他领域。
例如，在温控系统中，模糊控制可以根据室内温度和设定温度，决定空调的制冷或制热强度，以保持室内的舒适温度。
在机器人的路径规划中，模糊控制可以根据环境的复杂性和机器人的速度，决定机器人的行走路径，以避免障碍物的碰撞。
模糊控制的应用实例与分析
模糊控制的应用实例与分析模糊控制是一种针对模糊系统进行控制的方法，它通过运用模糊逻辑和模糊规则来进行控制决策。
模糊控制广泛应用于各个领域，以下是几个不同领域的模糊控制应用实例和相关分析。
1.模糊控制在温度控制系统中的应用：温度控制系统是模糊控制的一个常见应用领域。
传统的温度控制系统通常使用PID控制器，但是由于环境和外部因素的干扰，PID控制器往往不能很好地应对这些复杂情况。
而模糊控制可以通过建立模糊规则来实现对温度的精准控制。
例如，如果设定的温度为25度，模糊控制系统可以根据当前的温度和温度变化率等信息，通过判断当前温度是偏低、偏高还是处于目标温度范围内，然后根据这些模糊规则来决定是否增加或减少加热器的功率，从而实现温度的稳定控制。
2.模糊控制在交通信号灯控制中的应用：交通信号灯控制是一个动态复杂的系统，传统的定时控制往往不能适应不同时间段、不同拥堵程度下的交通流需求。
而模糊控制可以通过模糊规则来根据交通流的情况进行动态调整。
例如，交通信号灯的绿灯时间可以根据路口的车辆数量和流动情况进行自适应调整。
当车辆较多时，绿灯时间可以延长，以减少拥堵；当车辆较少时，绿灯时间可以缩短，以提高交通效率。
模糊控制可以将车辆数量和流动情况等模糊化，然后利用模糊规则来决策绿灯时间，从而实现交通信号灯的优化控制。
3.模糊控制在飞行器自动驾驶中的应用：飞行器自动驾驶是一个高度复杂的系统，传统的控制方法往往不能满足复杂的空中飞行任务。
模糊控制可以通过模糊规则来根据飞行器的状态和目标任务要求进行决策。
例如，飞行器的高度控制可以利用模糊控制来应对不同高度要求的任务。
通过将目标高度和当前高度模糊化处理，然后利用模糊规则来决策飞行器的升降舵和发动机功率等参数，从而实现对飞行器高度的精准控制。
综上所述，模糊控制作为一种针对模糊系统进行控制的方法，具有很大的应用潜力。
它可以通过建立模糊规则来解决传统控制方法难以解决的复杂问题。
虽然模糊控制存在一些问题，如规则的设计和调试等工作比较困难，但是随着计算机技术的发展和模糊控制理论的不断完善，模糊控制在各个领域中的应用将会越来越广泛。
模糊控制应用实例
模糊控制应用实例模糊控制是一种部分基于逻辑的控制方法，它通过将模糊集合理论应用于控制系统中的输入和输出来模拟人类决策的过程。
与传统的精确控制方法相比，模糊控制更适合于处理模糊的、不确定的和复杂的系统。
在现实世界中，模糊控制广泛应用于各个领域，例如工业自动化、交通控制、飞行器导航等。
在本文中，我将介绍几个模糊控制的应用实例，以帮助读者更好地了解其实际应用价值。
1. 交通信号灯控制系统交通信号灯控制是一个典型的实时决策问题，涉及到多个信号灯的切换以及车辆和行人的流量控制。
传统的定时控制方法往往无法适应实际交通状况的变化，而模糊控制可以根据不同时间段和交通流量的变化，动态地调整信号灯的切换时间和优先级，以实现交通拥堵的缓解和行车效率的提高。
2. 温度控制系统在许多工业生产过程中，温度的精确控制对产品质量和产量的影响非常重要。
模糊控制可以根据温度传感器采集到的实时数据，结合事先建立的模糊规则库，调整加热或制冷设备的输出，以实现温度的稳定和精确控制。
与传统的PID控制方法相比，模糊控制对于非线性和时变的系统具有更好的适应性和鲁棒性。
3. 汽车制动系统汽车制动系统是保证驾驶安全的重要组成部分，而制动力的控制是其关键。
模糊控制可以根据制动踏板的压力以及车辆的速度和加速度等信息，动态地调整制动力的输出，以实现舒适而有效的制动。
模糊控制还可以考虑路面的湿滑情况和车辆的负荷情况等因素，自适应地调整制动力的分配，提高制动系统的性能和安全性。
4. 智能家居系统智能家居系统通过感应器、执行器和控制器等组件，实现对家庭设备和环境的智能控制。
模糊控制可以根据家庭成员的习惯和偏好，结合各种传感器采集到的数据，自动地调节室内温度、湿度、光线等参数，提高居住舒适度并节约能源。
在夏天的炎热天气中，模糊控制可以根据室内外温度、湿度和人体感觉来控制空调的开关和风速，实现智能舒适的环境控制。
总结回顾：模糊控制在各个领域都有着广泛的应用。
它通过基于模糊集合理论的推理和决策方法，实现对复杂系统的智能控制。
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R4_=reshape(R4_,1,49);
R4=dikaer(R4_,49,P5,7);
R5_=dikaer(P3,7,P1,7);
R5_=reshape(R5_,1,49);
R5=dikaer(R5_,49,P4,7); R6_=dikaer(xbing(P0,P1),7,P2,7);
相应的离散变量zj，则可通过加权平均法公式解模糊：
从而得到实际刹车控制量的精确值u。
油门控制：
油门控制采用增量式PID控制，即：
1HJ.)■iKi - l>*+2)
只需要设置’、、•三个参数即可输出油门控制量
二、程序实现及参数调节clear all
o%************************
%ecu=■!
廿迪a.-1.L3)
2 J)
割並12)
说明：边界选择钟形隶属度函数，中间选用三角形隶属度函数，图像略 实际EC和E输入值若超出论域范围，则取相应的端点值。
3.模糊控制规则
由隶属度函数可以得到语言值隶属度(通过图像直接可以看出)如下表：
表1:E/EC和U语言值隶属度向量表
-3
-2
-1
0
1
if(EisNVB
NB) and (EC is NVB) the n(U is PVB)
尼二气」肌门K碍结果略
按此法可得到27个关系子矩阵，对所有子矩阵取并集得到模糊关系矩阵如下：
R=R、4a■*■ aRf[i=l-2_1■ \27)
由R可以得到模拟量输出为：
U=(FmEC}cr
4.去模糊化
由上面得到的模拟量输出为1 X 7的模糊向量，每一行的行元素(u(zij)
②否则：先将油门控制量置0,再选择刹车控制
0<e(k)先选择刹车控制，再选择油门控制
e(k) =0直接跳出选择
刹车控制：刹车采用模糊控制算法
1.确定模糊语言变量
e基本论域取［-50,50］,ec基本论域取［-20,20］，刹车控制量输出u基本论域取卜
30,30］，这里我将这三个变量按照下面的公式进行离散化：
P0=[1,0.5,0,0,0,0,0];%*********NB
P1=[0,1,0.5,0,0,0,0];%*********NM
P2=[0,0.5,1,0.5,0,0,0];%*********ns
P3=[0,0,0.5,1,0.5,0,0];%*********zo
P4=[0,0,0,0.5,1,0.5,0];%*********ps
R6_=reshape(R6_,1,49);
R6=dikaer(R6_,49,P5,7);
R7_=dikaer(xbing(P2,P3),7,P2,7);
R7_=reshape(R7_,1,49);
R7=dikaer(R7_,49,P4,7);
R8_=dikaer(P0,7,P3,7);
R1_=reshape(R1_,1,49);
R1=dikaer(R1_,49,P6,7);
R2_=dikaer(xbing(P2,P3),7,P0,7);
R2_=reshape(R2_,1,49);
R2=dikaer(R2_,49,P5,7);
R3_=dikaer(P0,7,P1,7);
R3_=reshape(R3_,1,49);
P5=[0,0,0,0,0.5,1,0];%*********pm
P6=[0,0,0,0,0,0.5,1];%*********pb
NB=-3;NM=-2;NS=-1;ZO=0;PS=1;PM=2;PB=3;
%/*********模糊规则表*****%
Pg=[PB PB PM PM PS ZO ZO;
2
3
NB
1
0.5
0
0
0
0
0
P0
NM
0
1
0.5
0
0
0
0
P1
NS
0
0.5
1
0.5
0
0
0
P2
zo
0
0
0.5
1
0.5
0
0
P3
PS
0
0
0
0.5
1
0.5
0
P4
PM
0
0
d
01
0.5
1
0
P5
PB
0
0
0
0
0
0.5
1
P6
U
E
EC
——
NB
NM
NS
ZO
PS
PM
PB
NB
PB
PB
PM
PM
PS
ZO
ZO
NM
PB
PM
PM
PS
ZO
ZO
一、速度控制算法：
首先定义速度偏差-50 km/h<e(k)<50km/h, -20< ec (i ) = e (k)-e (k-1 ) < 20,阀值eswith=10km/h
设计思想：油门控制采用增量式PID控制算法，刹车控制采用模糊控制算法，最后 通过选择规则进行选择控制量输入。
选择规则：
e(k) <0①e(k)>- eswith and throttlr_1工0选择油门控制
NS
NS
PM
PM
PS
PS
ZO
NS
NS
ZO
PM
PS
PS
ZO
ZO
NS
NM
PS
PS
PS
ZO
ZO
ZO
NS
NM
PM
PS
ZO
ZO
ZO
NS
NM
NB
PB
ZO
ZO
ZO
NS*
NM
NM
NB
设置模糊规则库如下表: 表2:模糊规则表
3.模糊推理
由模糊规则表3可以知道输入E与EC和输出 模糊推理如下：
if (E is NB) and (EC is NM)那么他的模糊关系子矩阵为：
PB PM PM PS ZO ZO NS;
PM PM PS PS ZO NS NS;
PM PS PS ZO ZO NS NM;
PS PS ZO ZO ZO NS NM;
PS ZO ZO ZO NS NM NB;
ZO ZO ZO NS NM计算模糊关系矩阵*****%R1_=dikaer(xbing(P0,P1),7,P0,7);
K=叫IM只宜」M
其中，心〃—Uggr叽,即表1中
U的模糊关系，这里我取两个例子做
R.| =POV (1-0氏1』I -
「◎I0.5
00.5 0.5
右-I (1435lOlUML- JI000
fC2■寞0・(10・0・00,0上』十杠」0)|.鹑
r o 'tv o
j I0」d
K■%|©l,0 5.—,0|J■ua人鼻…JO* ■ I 0503 0
其中，’',n为离散度。
E、ec和u均取离散度n=3,离散化后得到三个量的语言值论域分别为:
E=EC=U={-3,-2,-1,0,1,2,3}
其对应语言值为{ NB,NM,NS,ZO, PS,PM,PB }
2.确定隶属度函数
E/EC和U取相同的隶属度函数即：
M(理5,-b
trig(禺■筑-2,0)儿-乱-1.1)