Matlab模糊工具箱的使用

模糊控制由于不依赖对象的数学模型而受到广泛的重视，计算机仿真是研究模糊控制系统的重要手段之一。由Math Works公司推出的Matlab软件，为控制系统的计算机仿真提供了强有力的工具，特别是在Matlab4.2以后的版本中推出的模糊工具箱(Fuzzy Toolbox)，为仿真模糊控制系统提供了很大的方便。由于这样的模块都是由相关领域的著名学者开发的，所以其可信度都是很高的，仿真结果是可靠的。

在Simulink环境下对控制系统进行建模是非常方便的，而模糊控制系统与常见控制系统的结构基本相同，仅仅是控制器不同。所以，对模糊控制系统的建模关键是对模糊控制器的建模。Matlab软件提供了一个模糊推理系统（FIS）编辑器，只要在Matlab命令窗口键入fuzzy命令就可进入模糊控制器编辑环境。

一、模糊推理系统编辑器（Fuzzy）

模糊推理系统编辑器用于设计和显示模糊推理系统的一些基本信息，如推理系统的名称，输入、输出变量的个数与名称，模糊推理系统的类型、解模糊方法等。其中模糊推理系统可以采用Mandani或Sugeuo两种类型，解模糊方法有最大隶属度法、重心法、加权平均等。

打开模糊推理系统编辑器，在MATLAB的命令窗（command window）内键入：“fuzzy”命令，弹出模糊推理系统编辑器界面，如下图所示。

首先确定输入、输出变量的个数，在Edit菜单中，选Add variableÆinput，加入新的输入input；

选Add variableÆoutput,加入新的输出output。

修改名称

二、隶属度函数编辑器(Mfedit)

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。

双击任一个输入或输出模块，进入成员函数编辑界面。

在成员变量编辑界面中，

“Range”Æ确定变量的论域；

“Name”Æ确定隶属函数的名称；

“Type”Æ确定隶属度函数类型；

如果显示的曲线数量不够（曲线的数量等于模糊集中），点击Edit菜单，选Add Custom MSÆ继续填入相应参数即可。

三、模糊规则编辑器

在确定输入输出变量和隶属度函数之后，接下来就是编写模糊规则。

模糊规则采用“IF A THEN B”的形式。

多输入多输出的模糊规则：

“IF A AND B AND ···THEN C AND ···”。

选择菜单“Edit”Æ“Rules”，打开模糊规则编辑器，如图所示：

在模糊规则编辑完成之后，点击菜单“View”Æ“Surface”

即可查看右

图所示图形。

完成上述工作后，将编写好的模糊控制器存盘。

（1）保存到磁盘上

在菜单上选择“File”Æ“Export”Æ“To disk”，选择保存路径，即可以*.fis文件的格式保存。

（2）保存到工作空间

在菜单上选择“File”Æ“Export”Æ“To Workspece”即可。

四、在simulink中使用模糊控制

在模糊工具箱将模糊控制器编写完成后，就可以在simulink中使用该模糊控制器来进行仿真了。

在simulink中新建一个文件，

然后在“fuzzy logic toolbox”中

选择“fuzzy logic Controller”模块。

双击此模块，在弹出的对话框中

添加所用的模糊控制器的名称，（即刚

才保存到工作空间的模糊控制器，名称后

不加后缀）。

上图是一个模糊控制器在simulink下的一个仿真框图，采用2输入3输出的结构，为一个参数可调整的模糊PID控制器模型。

k1和k2是量化因子，其选择非常重要，是保证输出落入所定义的输入变量的论域的关键因素，量化因子选择不好，模糊控制器不进起不到较好的控制效果，甚至比不用模糊更差。

输出端也应该添加一个比例因子，使模糊的输出对应实际的输出。

以上就是对Matlab中模糊工具箱使用的简单介绍，使用这个工具箱比通过.m文件来编程实现模糊控制要方便很多。

Matlab中模糊工具箱的使用比较简单，关键是模糊控制理论的理解和应用，以及系统的建模等。