模糊控制应用示例讲解
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
模糊控制的应用实例与分析
模糊控制的应用实例与分析本页仅作为文档封面，使用时可以删除This document is for reference only-rar21year.March模糊控制的应用学院实验学院专业电子信息工程姓名指导教师日期 2011 年 9 月 20 日在自动控制中，包括经典理论和现代控制理论中有一个共同的特点，即控制器的综合设计都要建立在被控对象准确的数学模型(如微分方程等)的基础上，但是在实际工业生产中，很多系统的影响因素很多，十分复杂。
建立精确的数学模型特别困难，甚至是不可能的。
这种情况下，模糊控制的诞生就显得意义重大，模糊控制不用建立数学模型，根据实际系统的输入输出的结果数据，参考现场操作人员的运行经验，就可对系统进行实时控制。
模糊控制实际上是一种非线性控制，从属于智能控制的范畴。
现代控制系统中的的控制能方便地解决工业领域常见的非线性、时变、在滞后、强耦合、变结构、结束条件苛刻等复杂问题。
可编程控制器以其高可靠性、编程方便、耐恶劣环境、功能强大等特性很好地解决了工业控制领域普遍关心的可靠、安全、灵活、方便、经济等问题，这两者的结合，可在实际工程中广泛应用。
所谓模糊控制，其定义是是以模糊数学作为理论基础，以人的控制经验作为控制的知识模型，以模糊集合、模糊语言变量以及模糊逻辑推理作为控制算法的一种控制。
模糊控制具有以下突出特点：(1)模糊控制是一种基于规则的控制，它直接采用语言型控制规则，出发点是现场操作人员的控制经验或相关专家的知识，在设计中不需要建立被控对象的精确的数学模型，因而使得控制机理和策略易于接受与理解，设计简单，便于应用(2)由工业过程的定性认识出发，比较容易建立语言控制规则，因而模糊控制对那些数学模型难以获取，动态特性不易掌握或变化非常显著的对象非常适用。
(3)基于模型的控制算法及系统设计方法，由于出发点和性能指标的不同，容易导致较大差异；但一个系统语言控制规则却具有相对的独立性，利用这些控制规律间的模糊连接，容易找到折中的选择，使控制效果优于常规控制器。
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 ”
自动控制系统中的模糊控制技术应用
自动控制系统中的模糊控制技术应用一、模糊理论概述模糊理论是一种可以解决现实生活中不确定性问题的数学理论。
它的应用可以涉及到自然语言处理、图像处理、控制系统设计等领域。
在自动控制系统中，模糊控制技术被广泛应用。
模糊控制的基本思想是将文化经验和专家知识转化为模糊规则库，并将输入信号与这些规则相匹配，最终得到控制信号。
它可以让系统自动学习并适应不确定的环境，从而提高控制系统的可靠性和鲁棒性。
二、模糊控制技术应用模糊控制技术可以应用于许多工业控制领域。
1. 智能交通模糊控制技术可以应用于交通信号灯控制系统，通过分析交通流量和拥堵情况，实现红绿灯的智能控制。
同时，可以应用于道路车流控制以及智能公交系统的设计。
2. 机器人控制在机器人的控制中，模糊控制技术可以应用于路径规划、物体识别等方面。
通过将模糊规则库和目标识别相结合，可以使机器人更加准确地执行命令。
3. 工业生产在工业生产中，模糊控制技术可以应用于控制系统设计、工艺优化等方面。
例如，在化工生产中，通过分析温度、压力等参数，优化反应条件，提高反应效率和产量。
4. 水利工程模糊控制技术可以应用于水利工程中的洪水预警、水库调度等方面。
通过对气象、水文等信息进行分析，并将其与模糊规则库相结合，可以提高洪水预警的准确性，并实现水库的智能调度。
5. 航空航天在航空领域，模糊控制技术可以应用于飞行控制、桥梁和建筑物结构的监测和控制等方面。
通过对环境和飞机状态进行分析，并将其与模糊规则库相结合，可以保证飞机的安全性和稳定性。
三、模糊控制技术的发展趋势随着人工智能技术的不断发展，模糊控制技术也将继续得到广泛应用。
未来，模糊控制技术将更加注重高效、可靠、智能的控制系统设计。
同时，算法的创新和优化也将加速模糊控制技术的发展。
在自动控制系统中，模糊控制技术的应用已经取得了一定的成果，并且在不断推进着。
随着技术的不断进步和工业化的加速发展，模糊控制技术将会在更多的领域中发挥重要作用。
模糊控制案例001
• 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。
图（c）开启电压u的语言值的隶属函数
表3 开启电压u的语言值的隶属度表格
隶属 度
元 素 -3
-2
-1
0
1
2
3
语言值
PB（C1） 0
0
0
0
0.3 0.7 1
PM（C2） 0
0
0
0.3 0.7 1
0.7
PS（C3） 0
0
0.3 0.7 1
0.7 0.3
Z（C4）
0
0.3 0.7 1
0.7 0.3 0
NS（C5） 0.3
n K e xe
3 30
0.1
去模糊化的结果不能直接作用被控对象，还需要将
其转换到被控对象能接受的基本论域中。
输出变量的基本论域为[-yu, yu] 输出变量的模糊论域为{-l, -l+1, …, 0, …, l-1, l}
Ku
yu l
电气与自动化学院 自动化系
11
② 系统液位误差前后两次采样值变化量 是ec=e2-e1=(h2-hd)-(h1-hd)=h2-h1， 取其语言变量为EC，
3. 确定语言值隶属度函数。对上面各语 言值给定其模糊化的隶属度函数，这 里为简单起见选择三角形函数。
A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 NB NM NS Z PS PM PB
0.1
e
-3 -2 -1 0 1 2 3 (a)
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。
模糊控制简单生活中例子
模糊控制简单生活中例子《模糊控制：简单生活中的智慧魔法》在生活这个大舞台上，模糊控制就像是一种隐藏的魔法，悄无声息地让很多事情变得顺遂起来。
就拿做饭来说吧。
你有没有发现，那些真正的厨房高手，可不会拿着个精准的电子秤、量杯去衡量每一种食材的用量。
比如说做一道红烧肉，高手们并不会精确到克地去称肉多少克，八角、桂皮、香叶等调料具体多少毫克。
他们凭的就是模糊的感觉，大概抓上一把肉，感觉差不多了就行；放调料的时候，这个撒一点，那个抖一点，再根据肉的量和色泽，自己“模糊地”判断下咸淡。
最后的成品呢，往往是色香俱全。
这可不像我们有些人按照精确食谱做，结果不是太咸就是太淡，少了那股子模糊控制带来的灵动劲儿。
再说说穿衣服。
每天早上站在衣柜前挑选衣服，大部分人可不会去仔细算今天温度多少度、湿度多少、紫外线强度是个什么数值然后决定穿啥。
更多时候是往窗外看一眼，天呢，大概有点阴，感觉有点凉飕飕的，那就套上件长袖；如果觉得阳光刺眼，大抵就戴上个帽子，模糊地根据自己对天气和环境的感知，就把这一天的穿搭轻松搞定。
要是真的按照气象数据搭配衣服，得配备多少装备，光是那些微气候的数据就能把人搞晕，怎一个累字了得。
还有啊，家里打扫卫生也是。
不会有人拿着个检测仪精确测量每一寸地板上灰尘的含量来决定扫哪里不扫哪里。
经常就是眼睛一看，这块地看起来灰蒙蒙的，那就扫扫；这家具上有点明显的污渍，那就擦擦。
凭借这种模糊的判断，家庭环境也保持得舒舒服服的。
在人际交往上，模糊控制更是一门艺术。
比如说朋友之间，谈话的时候可不会像商务谈判一样咬文嚼字、精准界定每一句话的含义。
可能一个眼神、一个大概的语气，大家都能会意。
朋友开个小玩笑，要是斤斤计较语法有没有错、对自己的形容是否百分百准确，那朋友可没得做了。
大家都是模糊地听个意思，哈哈一笑，关系反而融洽得很。
这样看来，模糊控制仿佛是生活中的一股清流，在这个越来越追求精准极致的世界里，提醒我们不必事事纠结于精确的数字和度量。
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 EC U(,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U3.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()()(210210 ===∑∑==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 。
模糊控制实际应用研究
模糊控制实际应用研究模糊控制是一种基于模糊逻辑的控制方法，它可以在模糊的环境中进行决策和控制，其核心思想就是用人类的经验和语言来描述系统。
在实际应用中，模糊控制被广泛应用于各种领域，比如工业控制、智能交通、机器人控制、医疗、金融等。
本文将从几个方面介绍模糊控制在实际应用中的研究进展和应用案例。
一、工业控制在工业生产中，模糊控制被广泛应用于生产流程控制、机器人控制、自适应控制等方面。
其中，以炼油、化工、冶金等高危行业为代表的控制系统，风险高、控制难度大，传统控制方法难以适应。
而模糊控制正是满足了这种场景下的特殊需要。
例如，对于温度、压力等参数的控制，传统控制方法需要传感器读取实时数据，根据PID算法进行计算和调整，但是这样的调节方法需要不断地“试错”，耗费时间和人力。
相比之下，模糊控制的优势就体现出来了。
它不需要提前确定具体的输入量、输出量以及参数，只需要用文字传达控制要求，系统便可以自动地“学习”调节方法，从而提供最优的控制方案。
二、智能交通随着城市化进程的加速，城市交通越来越拥堵，安全问题也愈发凸显。
智能交通系统就是为了解决城市交通压力和安全问题而出现的。
模糊控制在智能交通系统中也起到了重要的作用。
首先，模糊控制可以对交通信号灯进行控制，提高交通流量，并降低交通拥堵。
其次，模糊控制可以结合路况、气象等不同因素，对车辆行驶速度进行控制，提高整个道路网络的通行效率，从而减轻交通拥堵的程度。
最后，模糊控制还可以根据路段交通的实时情况，对城市路网进行动态优化，从而使整个交通系统更加智能化、高效化。
三、机器人控制机器人技术是当代科技领域的一个热点，而机器人控制是机器人技术中的一个重要分支。
机器人控制的核心是对机器人进行快速、准确的控制，以达到预期的效果。
模糊控制在机器人控制中的应用也非常广泛。
比如在工业机器人的控制中，可以通过模糊控制对机器人的运动和运行参数进行灵活控制，从而实现自适应控制。
同时，模糊控制也可以应用于机器人的智能决策中，使其能够自主化地进行决策和行动。
自动化控制系统中的模糊控制技术应用案例分析
自动化控制系统中的模糊控制技术应用案例分析摘要：自动化控制系统在各个领域中起着至关重要的作用，而模糊控制技术作为一种重要的控制方法，具有适应性强、可靠性高等特点，广泛应用于各种实际问题中。
本文通过分析两个实际案例，探讨了模糊控制技术在自动化控制系统中的应用。
1. 引言自动化控制系统是指利用计算机和现代控制技术对工业过程、机械设备等进行监测、控制和优化的系统。
模糊控制技术作为一种基于模糊逻辑的控制方法，具有适应性强、抗干扰能力好等优点，被广泛应用于自动化控制系统中。
2. 模糊控制技术基本原理模糊控制技术的基本原理是将模糊集合理论引入到控制系统中，通过设计模糊规则集合和模糊推理机制，实现对系统的控制。
模糊控制系统主要由模糊化、模糊推理和解模糊三个部分组成。
3. 应用案例一：自动驾驶汽车的模糊控制自动驾驶汽车的模糊控制是近年来自动化领域的热点研究之一。
在自动驾驶汽车中，模糊控制技术可以用于实现车辆的路径规划和操控。
通过使用激光雷达等传感器获取周围环境信息，将信息输入到模糊控制系统中进行处理，计算出车辆应该采取的行驶方向和速度。
在路径规划方面，模糊控制系统可以根据当前位置和目标位置之间的距离进行判断，并结合交通规则、路况等因素，确定车辆的行驶路径。
在操控方面，模糊控制系统可以根据车辆与前方障碍物的距离、速度等信息，计算出合适的减速或转向指令，实现安全和平稳的行驶。
4. 应用案例二：温度控制系统中的模糊控制温度控制是很多工业生产过程中的常见问题，而模糊控制技术可以在这方面发挥重要的作用。
在温度控制系统中，通过模糊控制技术可以实现对温度的精确控制，提高生产过程的稳定性和效率。
以热处理工业过程为例，对于不同的热处理设备和工件，模糊控制系统可以根据设备和工件的特性，设定合适的温度范围和控制要求。
然后，通过温度传感器获取实时温度信息，将其输入到模糊控制系统中进行处理。
模糊控制系统会根据温度与设定值之间的差异，计算出合适的加热或冷却指令，控制加热或冷却装置的工作状态，使温度保持在设定范围内。
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
模糊推理计算
例如，当t=5°，P=2，则 evalfis([5 2],pc1) ans =
5 这说明模糊控制器的输出为5°
输入输出控制曲线
绘制出当t（或 者P）不变时的
控制曲线，例 如当t＝5°时
，可求出控制
输出θ 与压力P 之间的关系，
如图（a）所示 。
t=5; P=[0.1:0.1:3]'; X=[t*ones(size(P)),P]; Y=evalfis(X,pc1); figure(1) subplot 211 plot(P,Y),xlabel('压力');ylabel('控制')
addvar 功能：在FIS中添加变量。 格式：a = addvar (a,'varType','varName',varBounds)
模糊控制器设计（5－2）
addmf 功能：隶属度函数添加到FIS(模糊推理系统)。 格式：a = addmf(a,'varType',varIndex,'mfName','mfType',mfParams)
k1 f (u(i), x(i))
k2 f u(i) h 2 , x(i) h * k1 / 2 k3 f u(i) h 2 , x(i) h * k2 / 2
k4 f u(i) h, x(i) h * k3
系统输入输出
设系统输入为R，系统输出误差为e，误 差导数为de，则可根据系统输出的误差 和误差导数设计出模糊控制器（FC）。
控制
6
4
2
0
-2 0
0.5
1
1.5
2
2.5 压力 3
5
控制
0
-5
0
5
10
15
20
25 温度 30
输入输出控制曲线
t1=[0:30]'; P1=2; X1=[t1, P1*ones(size(t1))]; Y1=evalfis(X1,pc1); subplot 212 plot(t1,Y1),xlabel('温度');ylabel('控制')
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 ”
模糊控制器设计（5－1）
pc1=newfis('pc1'); pc1=addvar(pc1,'input','温度',[0 30]); pc1=addvar(pc1,'input','压力',[0 3]); pc1=addvar(pc1,'output','增量',[-10 10]);
隶属度函数
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
0
5
10
15
20
25 温度 30
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
0
0.5
1
1.5
2
2.5 压力 3
三角形：3个参数 梯形：4个参数
隶属度函数
模糊控制器设计（5－3）
pc1=addmf(pc1,'input',1,'冷','trapmf',[0 0 10 20]); pc1=addmf(pc1,'input',1,'热','trapmf',[10 20 30 30]); pc1=addmf(pc1,'input',2,'正常','trimf',[0 1 2]); pc1=addmf(pc1,'input',2,'高','trapmf',[1 2 3 3]); pc1=addmf(pc1,'output',1,'负','trimf',[-10 -5 0]); pc1=addmf(pc1,'output',1,'零','trimf',[-5 0 5]); pc1=addmf(pc1,'output',1,'正','trimf',[0 5 10]);
模糊控制系统设计
输出
2
1.8
1.6
1.4
1.2
end
模糊控制系统设计
%模糊推理,计算出被控对象的控制输入 in=[e1 de1]; u=ku*evalfis(in,a); uu(1,k)=u;
模糊控制系统设计
%控制作用于被控系统,计算系统输出 k0=a1*x+b*u; k1=a1*(x+h*k0/2)+b*u; k2=a1*(x+h*k1/2)+b*u; k3=a1*(x+h*k2)+b*u; x=x+(k0+2*k1+2*k2+k3)*h/6; y=c*x+d*u; yy(1,k)=y;
模糊控制系统设计
a=addvar(a,'output','u',[-3 3]); a=addmf(a,'output',1,'NB','trapmf',[-3,-3,-3,-2]); a=addmf(a,'output',1,'NS','trimf',[-2,-1,0]); a=addmf(a,'output',1,'ZR','trimf',[-1,0,1]); a=addmf(a,'output',1,'PS','trimf',[0,1,2]); a=addmf(a,'output',1,'PB','trapmf',[2,3,3,3]);
模糊控制系统设计
a=addvar(a,'input','de',[-6 6]); a=addmf(a,'input',2,'NB','trapmf' ,[-6,-6,-5,-3]); a=addmf(a,'input',2,'NS','trapmf' ,[-5,-3,-2 0]); a=addmf(a,'input',2,'ZR','trimf' ,[-2,0,2]); a=addmf(a,'input',2,'PS','trapmf' ,[0,2,3,5]); a=addmf(a,'input',2,'PB','trapmf' ,[3,5,6,6]);
模糊控制系统设计
%系统参数 T =0.01; h=T; N=250; R =1.5*ones(1,N); %参考输入
模糊控制系统设计
%定义输入和输出变量及其隶属度函数 a=newfis('Simple'); a=addvar(a,'input','e',[-6 6]); a=addmf(a,'input',1,'NB','trapmf',[-6,-6,-5,-3]); a=addmf(a,'input',1,'NS','trapmf' ,[-5,-3,-2 0]); a=addmf(a,'input',1,'ZR','trimf' ,[-2,0,2]); a=addmf(a,'input',1,'PS','trapmf' ,[0,2,3 5]); a=addmf(a,'input',1,'PB','trapmf',[3,5,6,6]);
b =1
1.0000
0
0
c = [ 0 12.5000]
d= 0
龙格-库塔(Runge-Kutta)方法
四阶龙格－库塔公式，也就是在工程中应用广 泛的经典龙格－库塔算法：
x(t) f (u, x) Ax Bu
x(i 1) x(i) h * k1 2 k2 2 k3 k4 / 6
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
模糊控制器的输入/输出曲面
gensurf（pc1）
例2：典型二阶环节 的模糊
控制
设计模糊控制器，
H
(s)
1.6s 2
20 4.4s
1
使系统输出尽快跟 随系统输入 。
x Ax Bu
y Cx Du
这种以传递函 数形式表示的 系统可以等效 表示成状态方 程形式
其中
a = -2.7500 -0.6250
模糊控制器设计（5－5）
模糊推理规则
If 温度“冷” and 压力“高”，则阀门角 度增量为“正”