智能控制理论实验一(实验报告)

智能控制理论及应用

实验报告

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实验一 基于MATLAB的模糊控制器的设计与仿真

一、实验目的

（1）考察对模糊控制基本原理的理解、掌握及应用情况。 （2）考察独立分析和解决问题的能力。 二、实验内容及要求

（1）选择控制对象为：一阶惯性加时滞或二阶惯性加时滞。 （2）对原系统以及加入模糊控制器后的系统性能用MATLAB 进行仿真分析并作出比较。

（3）在调试过程中，通过改变模糊控制器规则及参数观察系 统性能的变化。 （4）写出仿真实验报告。 三、实验内容和步骤

模糊控制器主要由模糊化接口、模糊推理、解模糊化接口和知识库四部分组成。

模糊控制是以模糊集合论、模糊语言变量及模糊逻辑推理为基础的一种计算机数字控制,基于规则的一种智能控制方式,不依赖于被控对象的精确数学模型。

随着控制理论及系统研究迅速发展,对控制效果的要求也越来越高,控制方法也越来越复杂,因而增加了控制系统的难度,而利用MATLAB软件,结合其模糊逻辑工具箱在用户图形界面方式下,通过五个基本的交互式图形界面和交互式的模型输入与仿真环境SIMULINK工具箱可以很方便的设计和完成模糊逻辑控制系统,迅速地实现模糊

逻辑控制器的设计和仿真。

（1）选择控制对象为二阶惯性加时滞G(s)

12s s 1

2

e

s

， 1s，

取阶跃函数作为输入，建立如下图1仿真模型。

图1 二阶惯性环节仿真模型

（2）用模糊逻辑工具箱建立二输入一输出的模糊逻辑控制器，取论域{-3，3}，模糊规则如下表：

控制规则表面图如图

2

图2 控制规则表面图

改动模糊规则，其它不变，再做仿真，模糊规则如下表：

改动后控制规则表面图如图3

图3 改动后控制规则表面图

（3）第一次仿真效果如图

4

图4 第一次仿真效果图

改动控制规则后仿真效果图如图

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图5 改动控制规则后仿真效果图

四、试验分析

在仿真过程中,经常出现遇到零点仿真暂停的情况,也出现振荡等情况,主要是放大系数选择不当造成,经过多次调节,终于出现较为理想的结果,所以合适的系统参数是系统响应的重要条件.

由两组仿真结果可以看出加上模糊控制器调节时间明显变小,即系统响应的快速性变好;控制规则不同系统的超调量、稳定性、响应时间，也会有所不同。不同的控制规则适应不同的系统，可加快系统的响应过程，也可减慢响应过程,控制规则没有特定的形式，主要由经验决定。 五、结论

本文介绍了模糊控制系统在MATLAB下SIMULINK工具箱中模糊控制器的设计，由于MATLAB 提供了良好的人机界面和功能,从控制器的设计到控制结果的显示与分析都能迅速有效的完成，该方法简单，直观和方便,与传统的方法相比大大的减少了工作量。MATLAB 的功能和特点已使它成为控制系统设计、仿真不可缺少的基本软件。