智能控制作业.docx
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智能控制作业
1、已知某一炉温控制系统，要求温度保持在600度恒定。
针对该控制系统有以下控制经验：
（1）若炉温低于600度，则升压；低的越多升压越高。
（2）若炉温高于600度，则降压；高的越多降压越低。
（3）若炉温等于600度，则保持电压不变。
设模糊控制器为一维控制器，输入语言变量为误差，输出为控制电压。
输入、输出变量的量化等级为7级，取5个模糊集。
试设计隶属度函数误差变化划分表、控制电压变化划分表和模糊控制规则表。
解：
1）确定变量
定义理想温度为600℃，实际温度为T，则温度误差为E=600-T。
将温度误差E作为输入变量
2）输入量和输出量的模糊化
将偏差E分为5个模糊集：
NB、NS、ZO、PS、PB，分别为负小、负大、零、正小、正大。
将偏差E的变化分为7个等级：
-3-2-10123，从而得到温度模糊表如表1所示。
表1温度变化E划分表
隶属度
变化等级
-3
-2
-1
0
1
2
3
模糊集
PB
0
0
0
0
0
0.5
1
PS
0
0
0
0
1
0.5
0
ZO
0
0
0.5
1
0.5
0
0
NS
0
0.5
1
0
0
0
0
NB
1
0.5
0
0
0
0
0
控制电压u也分为5个模糊集：
NB、NS、ZO、PS、PB，分别为负小、负大、零、正小、正大。
将电压u的变化分为7个等级：
-3-2-10123，从而得到电压变化模糊表如表2所示。
表2电压变化u划分表
隶属度
变化等级
-3
-2
-1
0
1
2
3
模糊集
PB
0
0
0
0
0
0.5
1
PS
0
0
0
0
1
0.5
0
ZO
0
0
0.5
1
0.5
0
0
NS
0
0.5
1
0
0
0
0
NB
1
0.5
0
0
0
0
0
表3模糊控制规则表
E
PB
PS
ZO
NS
NB
u
PB
PS
ZO
NS
NB
2、利用MATLAB,为下列两个系统设计模糊控制器使其稳态误差为零，超调量不大于1%，输出上升时间≤0.3s。
假定被控对象的传递函数分别为：
解：
在matlab窗口命令中键入fuzzy，得到如下键面：
设e的论域范围为[-11]，de的论域范围为[-0.10.1]，u的论域范围为[02]。
将e分为8个模糊集，分别为NB,NM,NS,NZ,PZ,PS,PM,PB;de分为7个模糊集，分别为NB,NM,NS,Z,PS,PM,PB;u分为7个模糊集，分别为NB,NM,NS,Z,PS,PM,PB;
MATLAB中的设置界面如下：
模糊规则的确定：
模糊控制器的输出量
在simulink中调用模糊控制器，观察输出结果
运行结果为
Scope
Scope1
Scope2
3、利用去模糊化策略，分别求出模糊集A的值。
模糊集A的定义为：
解：
（1）面积重心法
（2）面积等分法
（3）最大隶属度平均法
（4）最大隶属度取最小法
（5）最大隶属度取最大法
4、设论域x={a1，a2，a3}，y={b1，b2，b3}，z={c1，c2}已知，
试确定“IfAANDBthenC”所决定的模糊关系R，以及输入为
时的输出C1。
解：
∴
5利用两层BP神经网络完成对[-π，π]区间上正弦函数逼近，隐层函数取S型传输函数，输出层的激活函数取线性传输函数。
（采用神经网络工具箱提供的函数完成）
解：
根据条件在MATLAB环境下，采用神经网络工具箱提供的函数完成正弦函数逼近如下：
程序代码如下：
仿真结果如下：
图1为原函数与网络训练前后仿真结果的比较（图中红色曲线代表训练前的网络，绿色代表训练后的网络，蓝色代表原函数）
图1原函数与网络训练前后的仿真结果
图2为误差曲线
图2误差曲线
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