《智能控制》实验报告
院 别: 控制工程学院 课程名称: 智能控制 实验名称: 模糊控制器设计与实现 实验教室: 6110 指导教师: 朱 明 小组成员（姓名，学号）: 方 祝（2008073009） 评 分： 模糊控制器的设计与实现 - 实验目的
- 掌握模糊控制器的设计方法
- 比较模糊控制器与常规控制器的优缺点
- 训练matlab程序设计能力
- 实验内容
- 针对一个被控对象，定义输入输出的模糊变量及模糊控制规则
- 分别设计模糊控制器与常规控制器，测出两种情况下系统的阶跃响应
- 对实验的结果进行对比分析
针对实验的要求，我们选取洗衣机模糊控制系统作为本次实验的研究对象。 下图所示是全自动洗衣机模糊控制推理的框图。先是通过传感器检测衣服上的各种信息，之后进行模糊化处理并确定衣量、脏污程度的隶属函数，再经过模糊推理和反模糊化处理最终得到洗涤时间的控制输出量。 针对模糊控制器的每个输入、输出空间，要各自定义一个语言变量。对于洗衣机而言，可设衣量、脏污度两个量为输入语言变量。衣量的语言值定义为：特别少、少、较少、一般、较多、多、非常多；衣服脏污程度的语言值定义为：特别脏、脏、较脏、一般、较干净、干净、很干净。 这里对所有输入变量的语言值均取梯形的隶属函数形式：下图为输入变量衣量、脏污度的语言值所对应的隶属函数仿真的结果。这里所有语言变量论域均取为 【-6 -4 -2 0 2 4 6 】
输入衣量隶属函数 输入衣服脏污度隶属函数 输出语言变量其实就是模糊推理的后件，对于本实验中得模糊控制器而言输出语言变量就只是洗涤时间。洗涤时间的语言值设置可设置为：很短、短、较短、一般、较长、长、很长。 5、定义输出变量各语言值的隶属函数及论域 输出语言变量语言值的隶属函数如下图所示。这里语言变量论域取【-10 -5 -2 0 2 5 10】 6、 模糊推理及模糊控制规则 模糊推理又是模糊控制系统的核心。以模糊概念为基础，模糊控制信息可以通过模糊蕴涵和模糊逻辑的推理规则来获取，并可以实现模拟人的决策过程。模糊控制器根据控制规则中蕴含的输入、输出模糊关系和实际的模糊取值，再通过模糊推理，和求解模糊关系方程即可得到输出的模糊状态。 在编辑器界面上点击“View->Rules”界面，即可观测模糊推理的过程，如 下图所示 输入变量衣量和脏污度关于输出变量洗涤时间之间的整体相关情况如下图所示： 7、对象选取以及simulink仿真 （1）任意设定一个二阶系统为被控对象，如 （2）在simulink平台下绘制出该控制对象的对于阶跃响应输入的PID控制器和模糊控制器的系统框图。结合以上的的控制规则并且在matlab下进行仿真。观察记录图形如下：
（1）PID控制与模糊控制的图形仿真结果及对比 PID控制 模糊控制 两种控制的仿真结果图形对比 （2）实验结果分析 由上图可得，对于常规控制器即PTD控制器与模糊控制器相比较可知，PID达到稳定时间较长（大约在10s左右）并且起初有一定的扰动才打到稳定，而模糊控制器上升时间快，达到稳定时间短（大概在5.8s左右）并且无较大扰动。但对于模糊控制器来说其精确度还不够，其追踪的稳定性受其中的控制算法有关，同时对于具体的模糊控制的对象也有一定的影响，这也是导致其不够稳定的原因。 参考文献: [1] 罗均、谢少蓉。智能控制工程及其应用实例。化学工业出版社 [2]尹朝庆、尹浩。人工智能与专家系统。中国水利水电出版社
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智能控制实验报告（模糊控制）.doc
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