模糊控制作业C语言.docx

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模糊控制作业C语言

模糊控制作业

机研112张营章学号：

201120122044

题目：

设计一个两个输入，单输出的模糊控制器。

设计的二维模糊控制器的结构如图1所示。

在此控制器中两个输入为机器人与障碍的距离D

和机器人所处的环境类型T，输出为转角B。

1.控制器结构

与障碍距离A

输出转角B

障碍物情况T

图1.二维模糊控制器结构

2.语言变量

取A的模糊子集（5个）：

很近近中远很远

分别简记为：

VNNMFVF

取T的模糊子集（8个）为（以障碍物与机器人方向为准（如图2所示））

右左右前左前前左右死胡同无

分别简记为：

T1T2T3T4T5T6T7T8

取B的模糊子集（9个）为：

左快转左转直行右转右快转

分别简记为：

1L2L3L4L5S6R7R8R9R

3.计算论域确定

A的计算论域：

[-2，+2]T的计算论域：

[1，8]B的计算论域：

[-4，+4]

4.确定隶属函数

障碍距离A（in）隶属函数为（高斯型）：

VN=equalzero（exp（-（in+2）*（in+2）/（0.5*0.5*2）））;N=equalzero（exp（-（in+1）*（in+1）/（0.45*0.45*2）））;1

μμμ

M=equalzero（exp（-in*in/（0.4*0.4*2）））;

F=equalzero（exp（-（in-1）*（in-1）/（0.45*0.45*2）））;VF

=equalzero（exp（-（in-2）*（in-2）/（0.5*0.5*2）））;

转角大小G（x）隶属度函数为（三角形

）

障碍物情况T（y）的隶属函数为：

Ti?

[1，8]

5.制定模糊控制规则并建立模糊控制表

基于操作者手动控制策略，得出如下表所示的40条控制规则。

控制规则表

将上表的40条控制规则用语言描述为：

IFAisViandTisTithenBis例如控制规则的第一条语句：

由这条语句所确定的模糊关系可用下式写出：

R=（VNA×SB）·（T1T×SB）

如果实际距离为a，实际环境为t，则由上市可以算出控制量为

B1=a·（VNA×SB）·t·（T1T×SB）

则根据40条控制规则得到的控制量输出为：

B=B1+B2+B3+B4+…+B40

对于上式，由于t与T1为量化向量，所以有：

当t=T1时上式等效于：

当t≠T1时：

1B=a·（VNA×SB）B=0

B1=μVN（a）同时t=T1的式子等效于：

×SB

故求解过程简化为：

已知障碍类型t后，每种类型t对应五条控制规则，则分别求出B1~B5：

B=B1+B2+B3+B4+B5

对应取大即可得到控制向量，最后解模糊即可。

基于C++所编写的控制程序工程见附件。

运行示例如下：

（距离-1.3，障碍类型：

右边有障碍物）

显示控制向量的输出曲线（输出曲线使用vc++的easyx开源库）为：

由上图可知，输出曲线为单峰，较陡，符合控制逻辑。

附录：

程序

#include<math.h>

#include<stdio.h>

#include<iostream.h>

#include<graphics.h>//就是需要引用这个图形库

#include<conio.h>

doubleJJ[21]={-5,-4.5,-4,-3.5,-3,-2.5,-2,-1.5,-1,-0.5,0,0.5,1,1.5,2,2.5,3,3.5,4,4.5,5};voidcomparesmall（doublea,double*p,intlength）

{

for（inti=0;i<length;i++）

{

if（a<p[i]）

{

p[i]=a;

}

doubleequalzero（doublex）

{

if（x<0.1）return0;

elsereturnx;

}

voidarrayAND（double*p1,double*p2,intlength）

{

for（inti=0;i<length;i++）

{

if（p1[i]<p2[i]）p1[i]=p2[i];

}

double*triangleout（double*outp,double*inp,intlength,intmfn）

{

inti=0;

switch（mfn）

{

case1:

for（i=0;i<length;i++）

{

if（inp[i]<=-4&&inp[i]>=-5）

outp[i]=inp[i]+5;

elseif（inp[i]<=-3&&inp[i]>=-4）outp[i]=-inp[i]-3;

else

outp[i]=0;

}

break;

case2:

for（i=0;i<length;i++）

{

if（inp[i]<=-3&&inp[i]>=-4）outp[i]=inp[i]+4;

elseif（inp[i]<=-2&&inp[i]>=-3）outp[i]=-inp[i]-2;

else

outp[i]=0;

}

break;

case3:

for（i=0;i<length;i++）

{

if（inp[i]<=-2&&inp[i]>=-3）outp[i]=inp[i]+3;

elseif（inp[i]<=-1&&inp[i]>=-2）outp[i]=-inp[i]-1;

else

outp[i]=0;

}

break;

case4:

for（i=0;i<length;i++）

{

if（inp[i]<=-1&&inp[i]>=-2）outp[i]=inp[i]+2;

elseif（inp[i]<=0&&inp[i]>=-1）outp[i]=-inp[i];

else

outp[i]=0;

}

break;

case5:

for（i=0;i<length;i++）{

if（inp[i]<=0&&inp[i]>=-1）outp[i]=inp[i]+1;

elseif（inp[i]<=1&&inp[i]>=0）outp[i]=-inp[i]+1;

else

outp[i]=0;

}

break;

case6:

for（i=0;i<length;i++）{

if（inp[i]<=1&&inp[i]>=0）outp[i]=inp[i];

elseif（inp[i]<=2&&inp[i]>=1）outp[i]=-inp[i]+2;

else

outp[i]=0;

}

break;

case7:

for（i=0;i<length;i++）{

if（inp[i]<=2&&inp[i]>=1）outp[i]=inp[i]-1;

elseif（inp[i]<=3&&inp[i]>=2）outp[i]=-inp[i]+3;

else

outp[i]=0;

}

break;

case8:

for（i=0;i<length;i++）{

if（inp[i]<=3&&inp[i]>=2）outp[i]=inp[i]-2;

elseif（inp[i]<=4&&inp[i]>=3）

outp[i]=-inp[i]+4;

else

outp[i]=0;

}

break;

case9:

for（i=0;i<length;i++）

{

if（inp[i]<=4&&inp[i]>=3）

outp[i]=inp[i]-3;

elseif（inp[i]<=5&&inp[i]>=4）

outp[i]=-inp[i]+5;

else

outp[i]=0;

}

break;

}//switch

returnoutp;

}

double*gaussin（double*outp,doublein）

{

outp[0]=equalzero（exp（-（in+2）*（in+2）/（0.5*0.5*2）））;outp[1]=equalzero（exp（-（in+1）*（in+1）/（0.45*0.45*2）））;outp[2]=equalzero（exp（-in*in/（0.4*0.4*2）））;

outp[3]=equalzero（exp（-（in-1）*（in-1）/（0.45*0.45*2）））;outp[4]=equalzero（exp（-（in-2）*（in-2）/（0.5*0.5*2）））;returnoutp;

}

voidmain（）

{

inti;

intj;

charhuatu;

intzhangai;

doublejuli;

double*c;

double*co;

double*co1;

doublesum;

doublesumout;

doublesumco;

doubleoutt[40];

charstr[10];

co=newdouble[21];

co1=newdouble[21];

c=newdouble[5];

cout<<"请输入障碍类型1,2,3,4,5,6,7,8"<<endl;cout<<"1:

右边有障碍物"<<endl;

cout<<"2:

左边有障碍物"<<endl;

cout<<"3:

右边前边有障碍物"<<endl;

cout<<"4:

左边前边有障碍物"<<endl;

cout<<"5:

前边有障碍物"<<endl;

cout<<"6:

左右有障碍物"<<endl;

cout<<"7:

死胡同"<<endl;

cout<<"8:

没有障碍物"<<endl;

cout<<"障碍类型为:

cin>>zhangai;

cout<<"请输入距离-2~2（-2对应距离最近）"<<endl;cout<<"距离为:

cin>>juli;

for（i=0;i<21;i++）co[i]=0;c=gaussin（c,juli）;//cout<<*c<<endl<<*（c+1）<<endl<<*（c+2）<<endl<<*（c+3）<<endl<<*（c+4）;if（zhangai==1）{co=triangleout（co,JJ,21,1）;//取输出语言值comparesmall（c[0],co,21）;//输入与输出取小co1=triangleout（co1,JJ,21,2）;//取下一个输出语言值comparesmall（c[1],co1,21）;//输入与输出取小arrayAND（co,co1,21）;co1=triangleout（co1,JJ,21,3）;comparesmall（c[2],co1,21）;arrayAND（co,co1,21）;co1=triangleout（co1,JJ,21,4）;comparesmall（c[3],co1,21）;arrayAND（co,co1,21）;

co1=triangleout（co1,JJ,21,5）;comparesmall（c[4],co1,21）;arrayAND（co,co1,21）;}if（zhangai==2）{co=triangleout（co,JJ,21,9）;//取输出语言值comparesmall（c[0],co,21）;//输入与输出取小co1=triangleout（co1,JJ,21,8）;//取下一个输出语言值comparesmall（c[1],co1,21）;//输入与输出取小arrayAND（co,co1,21）;co1=triangleout（co1,JJ,21,7）;comparesmall（c[2],co1,21）;arrayAND（co,co1,21）;co1=triangleout（co1,JJ,21,6）;comparesmall（c[3],co1,21）;arrayAND（co,co1,21）;co1=triangleout（co1,JJ,21,5）;comparesmall（c[4],co1,21）;arrayAND（co,co1,21）;}if（zhangai==3）{co=triangleout（co,JJ,21,1）;//取输出语言值comparesmall（c[0],co,21）;//输入与输出取小co1=triangleout（co1,JJ,21,1）;//取下一个输出语言值comparesmall（c[1],co1,21）;//输入与输出取小arrayAND（co,co1,21）;co1=triangleout（co1,JJ,21,2）;comparesmall（c[2],co1,21）;arrayAND（co,co1,21）;co1=triangleout（co1,JJ,21,3）;comparesmall（c[3],co1,21）;arrayAND（co,co1,21）;co1=triangleout（co1,JJ,21,4）;comparesmall（c[4],co1,21）;arrayAND（co,co1,21）;

}if（zhangai==4）{co=triangleout（co,JJ,21,9）;//取输出语言值comparesmall（c[0],co,21）;//输入与输出取小co1=triangleout（co1,JJ,21,9）;//取下一个输出语言值comparesmall（c[1],co1,21）;//输入与输出取小arrayAND（co,co1,21）;co1=triangleout（co1,JJ,21,8）;comparesmall（c[2],co1,21）;arrayAND（co,co1,21）;co1=triangleout（co1,JJ,21,7）;comparesmall（c[3],co1,21）;arrayAND（co,co1,21）;co1=triangleout（co1,JJ,21,6）;comparesmall（c[4],co1,21）;arrayAND（co,co1,21）;}if（zhangai==5）{co=triangleout（co,JJ,21,2）;//取输出语言值comparesmall（c[0],co,21）;//输入与输出取小co1=triangleout（co1,JJ,21,3）;//取下一个输出语言值comparesmall（c[1],co1,21）;//输入与输出取小arrayAND（co,co1,21）;co1=triangleout（co1,JJ,21,4）;comparesmall（c[2],co1,21）;arrayAND（co,co1,21）;co1=triangleout（co1,JJ,21,5）;comparesmall（c[3],co1,21）;arrayAND（co,co1,21）;co1=triangleout（co1,JJ,21,5）;comparesmall（c[4],co1,21）;arrayAND（co,co1,21）;}if（zhangai==6）{

co=triangleout（co,JJ,21,5）;//取输出语言值comparesmall（c[0],co,21）;//输入与输出取小co1=triangleout（co1,JJ,21,5）;//取下一个输出语言值comparesmall（c[1],co1,21）;//输入与输出取小arrayAND（co,co1,21）;co1=triangleout（co1,JJ,21,5）;comparesmall（c[2],co1,21）;arrayAND（co,co1,21）;co1=triangleout（co1,JJ,21,5）;comparesmall（c[3],co1,21）;arrayAND（co,co1,21）;co1=triangleout（co1,JJ,21,5）;comparesmall（c[4],co1,21）;arrayAND（co,co1,21）;}if（zhangai==7）{co=triangleout（co,JJ,21,5）;//取输出语言值comparesmall（c[0],co,21）;//输入与输出取小co1=triangleout（co1,JJ,21,5）;//取下一个输出语言值comparesmall（c[1],co1,21）;//输入与输出取小arrayAND（co,co1,21）;co1=triangleout（co1,JJ,21,5）;comparesmall（c[2],co1,21）;arrayAND（co,co1,21）;co1=triangleout（co1,JJ,21,5）;comparesmall（c[3],co1,21）;arrayAND（co,co1,21）;co1=triangleout（co1,JJ,21,5）;comparesmall（c[4],co1,21）;arrayAND（co,co1,21）;}if（zhangai==8）{co=triangleout（co,JJ,21,5）;//取输出语言值comparesmall（c[0],co,21）;//输入与输出取小co1=triangleout（co1,JJ,21,5）;//取下一个输出语言值comparesmall（c[1],co1,21）;//输入与输出取小arrayAND（co,co1,21）;

co1=triangleout（co1,JJ,21,5）;comparesmall（c[2],co1,21）;arrayAND（co,co1,21）;co1=triangleout（co1,JJ,21,5）;comparesmall（c[3],co1,21）;arrayAND（co,co1,21）;co1=triangleout（co1,JJ,21,5）;comparesmall（c[4],co1,21）;arrayAND（co,co1,21）;}//for（i=0;i<21;i++）//cout<<i<<""<<co1[i]<<endl;sumco=0;//for（i=0;i<5;i++）//cout<<c[i]<<endl;for（i=0;i<21;i++）{}sum=sum/sumco;cout<<"输出转角为:

"<<sum*15<<"度"<<endl;//画图cout<<"是否显示输出曲线（y/n）"<<endl;cin>>huatu;if（huatu=='y'）{initgraph（640,480）;//这里和TC略有区别line（255,0,255,480）;outtextxy（257,410,"0"）;line（55,380,55,420）;outtextxy（57,410,"-4"）;line（105,390,105,410）;outtextxy（107,410,"-3"）;line（155,390,155,410）;outtextxy（157,410,"-2"）;line（205,390,205,410）;

13sum=0;sum+=co[i]*JJ[i];sumco+=co[i];//cout<<i<<""<<co[i]<<endl;

outtextxy（207,410,"-1"）;line（305,390,305,410）;outtextxy（307,410,"1"）;line（355,390,355,410）;outtextxy（357,410,"2"）;line（405,390,405,410）;outtextxy（407,410,"3"）;line（455,380,455,420）;outtextxy（457,410,"4"）;sumout=sum;

if（sumout<=-1）{

itoa（sum*1000,str,10）;str[6]=str[5];

str[5]=str[4];

str[4]=str[3];

str[3]=str[2];

str[2]='.';

}

elseif（sumout<0）{

itoa（sum*1000,str,10）;str[7]=str[5];

str[6]=str[4];

str[5]=str[3];

str[4]=str[2];

str[3]=str[1];

str[2]='.';

str[1]='0';

}

elseif（sumout==0）{

itoa（sum*1000,str,10）;}

elseif（sumout<1）{

itoa（sum*1000,str,10）;str[7]=s

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