2023年模糊控制MALTAB系统仿真实验报告.doc

模糊控制模糊控制 MALTABMALTAB 系统仿真实验报告系统仿真实验报告 可编程控制器 智能控制技术 仿真实验 题 目:模糊控制系统 MATLAB 仿真实验报告 院系名称：电气工程学院 专业班级：电气 学生姓名：学 号：模糊控制系统 MATLAB 仿真实验报告 一、实验目的 1、通过本次设计，了解模糊控制的基本原理、模糊模型的建立和模糊控制系统的设计过程。2、熟悉在 MATLAB 下建立模糊控制器的方法，并能利用 MATLAB 对给定参数的模糊控制系统予以仿真 二、实验项目 1、实验题目 本设计要求设计一个采用模糊控制的加热炉温度控制系统。被控对象为一热处理工艺过程中的加热炉，加热设备为三相交流调压供电装置，输入控制信号电压为 05V，输出相电压0220V，输出最大功率 180KW，炉温变化室温625，电加热装置如图所示：图 1-1 电加热装置示意图 3、实验数据：本实验输入变量为偏差 e 和偏差的变化 ec，输出变量为控制电压 U，变量模糊集量化论域均为-6 6采用的常用的三角形隶属函数。控制规则表：U 输入变量 ec NB NM NS ZO PS PM PB 输 入 变 量 e NB NB NB NB NB NM NS ZO NM NB NB M,M,MS ZO ZO NS NV NM NM NS ZO ZO PS ZO NM NS NS ZO PS PS PM PS NS ZO ZO PS PM PM PB PM ZO ZO PS PM PM PB PB PB ZO PS PM PB PB PB PB 三、实验步骤 1、建立系统仿真图：在 MATLAB 主窗口单机工具栏中的 Simulink 快捷图标弹出“Simulink Library Browser”窗口，单击“Create a new model”快捷图标弹出模型编辑窗口。依次将 Signal Generator(信号源)、Subtract(减运算)、Gain（增益）、Derivative（微分）、Mux（合成）、Fuzzy Logic Controller(模糊逻辑控制器)、Transfer Fcn(传递函数)、Saturation(限幅)、Memory（存储器）、Scope（显示器）模块拖入窗口并连接成系统仿真图如图 1-2 图 1-2 系统仿真图 2、在模糊推理系统编辑器中设置变量：在 MATLAB 命令窗口输入 fuzzy 并按回车键，启动 FIS Editor(模糊推理系统编辑器)。图 1-3 FIS Editor 界面 在 FIS 编辑器界面上执行菜单 Edit Add Variable Input 为模糊控制系统添加变量，并将变量名修改为 E、EC 输出变量为 U。图 1-4 双变量模糊推理系统界面 双击输入变量 E，执行菜单命令 Edit Remove All MFs 然后执行命令 Add MFs 弹出 Membership Function 对话框，将隶属函数的类型设置为 gaussmf 并将隶属函数的数目修改为 7。在 Current Membership Function 区域编辑模糊子集的名称及位置，将各变量的取值范围 Range 和显示范围 Display Range 均设置为-6 6，在输入变量 E 的图形显示区域选中相应的曲线，即可编辑该子集。语言值的隶属函数类型设置为高斯型函数 Gaussmf，名称分别设置为 NB、NM、NS、ZO、PS、PM、PB，其参数（宽度、中心点）将会自动生成。图 1-5 输入变量 E 的参数设置 按同样的方式设置输入变量 EC 和输出变量 U，但 U 的语言值隶属函数类型为三角形函数 trimf 图 1-6 输入变量 EC 的参数设置 图 1-7 输出变量 U 的参数配置 3、在 FIS 中设置变量规则：在 FIS Editor中执行菜单命令 Editor Rules 打开规则编辑器，将已知 49 条控制规则输入到 Rule 编辑器中。图 1-8 模糊编辑器规则设置 4、检验模糊规则输入/输出特性曲面：利用编辑器的 View Rules 和 View Surface 菜单命令即可得到模糊规则输入/输出特性曲面 图 1-9 模糊规则特性曲面 图 1-10 模糊输入输出特性曲面 5、对模糊控制系统进行仿真：将 FIS 与 Simulink 连接，执行 FIS 编辑器的菜单命令 FileExport to workspace，将当前模糊推理系统保存到 MATLAB 工作空间的推理矩阵中。在 Simulink 中双击 Fuzzy Logic Controller 模糊逻辑控制器模块上单击鼠标右键然后选择 Look Under Mask 选项，将 FIS 嵌入。图 1-11 FIS 嵌入 四、仿真结果 1、组初选参数进行仿真，当系统输入为阶跃信号时其系统响应如下：2、将系数再次仿真得到如下曲线。五、遇到的问题 在进行仿真时遇到如下问题：MinMax does not accept boolean signals.The input and output signal(s)of untitled/Fuzzy Logic Controller/FIS Wizard/Defuzzification1/Max(COA)must be one of the MATLAB uint8,uint16,uint32,int8,int16,int32,single,or double data types,or one of the Fixed-point data types 解决方案：经检查，模糊控制模型搭建过程中按照实验指导来做完全没有错误，而实际操作中却会出现这样的提示。经网上搜集资料，“simulink 模型窗口菜单中，Simulation-Configuration Parameters-Implement logic signals as boolean data 前面默认的勾选去掉”可以解决。很多亮点。