Matlab模糊控制工具箱為模糊控制器的設(shè)計(jì)提供了一種非常便捷的途徑，通過它我們不需要進(jìn)行復(fù)雜的模糊化、模糊推理及反模糊化運(yùn)算，只需要設(shè)定相應(yīng)參數(shù)，就可以很快得到我們所需要的控制器，而且修改也非常方便。下面將根據(jù)模糊控制器設(shè)計(jì)步驟，一步步利用Matlab工具箱設(shè)計(jì)模糊控制器。

1、模糊控制工具箱使用

首先我們在Matlab的命令窗口（command window）中輸入fuzzy，回車就會出來這樣一個窗口。

下面我們都是在這樣一個窗口中進(jìn)行模糊控制器的設(shè)計(jì)。

1）確定模糊控制器結(jié)構(gòu)：即根據(jù)具體的系統(tǒng)確定輸入、輸出量。

這里我們可以選取標(biāo)準(zhǔn)的二維控制結(jié)構(gòu)，即輸入為誤差e和誤差變化ec，輸出為控制量u。注意這里的變量還都是精確量。相應(yīng)的模糊量為E，EC和U，我們可以選擇增加輸入(Add Variable)來實(shí)現(xiàn)雙入單出控制結(jié)構(gòu)。

2）輸入輸出變量的模糊化：即把輸入輸出的精確量轉(zhuǎn)化為對應(yīng)語言變量的模糊集合。

首先我們要確定描述輸入輸出變量語言值的模糊子集，如{NB，NM，NS，ZO，PS，PM，PB}，并設(shè)置輸入輸出變量的論域，例如我們可以設(shè)置誤差E（此時為模糊量）、誤差變化EC、控制量U的論域均為{-3，-2，-1，0，1，2，3}；然后我們?yōu)槟：Z言變量選取相應(yīng)的隸屬度函數(shù)。

在模糊控制工具箱中，我們在Member Function Edit中即可完成這些步驟。首先我們打開Member Function Edit窗口.

然后分別對輸入輸出變量定義論域范圍，添加隸屬函數(shù)，以E為例，設(shè)置論域范圍為[-3 3]，添加隸屬函數(shù)的個數(shù)為7.

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然后根據(jù)設(shè)計(jì)要求分別對這些隸屬函數(shù)進(jìn)行修改，包括對應(yīng)的語言變量，隸屬函數(shù)類型。

3）模糊推理決策算法設(shè)計(jì)：即根據(jù)模糊控制規(guī)則進(jìn)行模糊推理，并決策出模糊輸出量。

首先要確定模糊規(guī)則，即專家經(jīng)驗(yàn)。對于我們這個二維控制結(jié)構(gòu)以及相應(yīng)的輸入模糊集，我們可以制定49條模糊控制規(guī)則（一般來說，這些規(guī)則都是現(xiàn)成的，很多教科書上都有），如圖。

制定完之后，會形成一個模糊控制規(guī)則矩陣，然后根據(jù)模糊輸入量按照相應(yīng)的模糊推理算法完成計(jì)算，并決策出模糊輸出量。

4）對輸出模糊量的解模糊：模糊控制器的輸出量是一個模糊集合，通過反模糊化方法判決出一個確切的精確量，凡模糊化方法很多，我們這里選取重心法。

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5）然后Export to disk，即可得到一個.fis文件，這就是你所設(shè)計(jì)的模糊控制器。

6）simulink中使用fis文件，首先加入fuzzy模塊，然后寫入模糊文件，注意應(yīng)用格式加單引號：?'fuzzpid.fis'

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2、模糊控制pid實(shí)例

模糊PID控制，即利用模糊邏輯并根據(jù)一定的模糊規(guī)則對PID的參數(shù)進(jìn)行實(shí)時的優(yōu)化，以克服傳統(tǒng)PID參數(shù)無法實(shí)時調(diào)整PID參數(shù)的缺點(diǎn)。模糊PID控制包括模糊化，確定模糊規(guī)則，解模糊等組成部分。小車通過傳感器采集賽道信息，確定當(dāng)前距賽道中線的偏差E以及當(dāng)前偏差和上次偏差的變化ec，根據(jù)給定的模糊規(guī)則進(jìn)行模糊推理，最后對模糊參數(shù)進(jìn)行解模糊，輸出PID控制參數(shù)。

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?

KP的模糊規(guī)則控制表

?kp		EC
		NB	NM	MS	ZO	PS	PM	PB
E	NB	PB	PB	PM	PM	PS	ZO	ZO
	NM	PB	PB	PM	PS	PS	ZO	NS
	NS	PM	PM	PM	PS	ZO	NS	NS
	ZO	PM	PM	PS	ZO	NS	NM	NM
	PS	PS	PS	ZO	NS	NS	NM	NM
	PM	PS	ZO	NS	NM	NM	NM	NB
	PS	ZO	ZO	NM	NM	NM	NB	NB

?KI的模糊規(guī)則控制表

?ki		EC
		NB	NM	NS	ZO	PS	PM	PB
E	NB	NB	NB	NM	NM	NS	ZO	ZO
	NM	NB	NB	NM	NS	NS	ZO	ZO
	NS	NB	NM	NS	NS	ZO	PS	PS
	ZO	NM	NM	NS	ZO	PS	PM	PM
	PS	NM	NS	ZO	PS	PS	PM	PB
	PM	ZO	ZO	PS	PS	PM	PB	PB
	PB	ZO	ZO	PS	PM	PM	PB	PB

KD的模糊規(guī)則控制表

?kd		EC
		NB	NM	NS	ZO	PS	PM	PB
E	NB	PS	NS	NB	NB	NB	NM	PS
	NM	PS	NS	NB	NM	NM	NS	ZO
	NS	ZO	NS	NM	NM	NS	NS	ZO
	ZO	ZO	NS	NS	NS	NS	NS	ZO
	PS	ZO	ZO	ZO	ZO	ZO	ZO	ZO
	PM	PB	NS	PS	PS	PS	PS	PB
	PB	PB	PM	PM	PM	PS	PS	PB

?

模糊推理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

輸入變量的隸屬取三角形函數(shù)，如下:

誤差變量E的隸屬函數(shù)

誤差變化變量EC的隸屬函數(shù)

輸出變量的隸屬同樣取三角形函數(shù)，如下:

輸出變量KP的隸屬函數(shù)

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輸出變量KD的隸屬函數(shù)

輸出變量KI的隸屬函數(shù)

確定了輸入和輸出隸屬函數(shù)后，在模糊規(guī)則編輯器中，輸入表格中的模糊推理規(guī)則，共49條，如下圖

模糊推理編輯器

此時得到的三參數(shù)的變化如下圖

模糊推理KP變化圖

模糊推理KI變化圖

模糊推理KD變化圖

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運(yùn)行仿真得到結(jié)果

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的matlab模糊控制工具箱使用和模糊控制pid实例参考的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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