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模糊控制查询表的MATLAB实现.pdf

模糊控制查询表的MATLAB实现

uuii
2012-07-02 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《模糊控制查询表的MATLAB实现pdf》,可适用于人文社科领域

模糊控制查询表的MATLAB实现模糊控制查询表的MATLAB实现M芦。LABrea|.zationofFuzzyCOntroIQueryTabIe叶高文(厦门海洋职业技术学院福建厦门)摘要通过建立一个工业自动化控制中经常使用的模糊PI控制器模型详细论述了运用MATLAB语言编写模糊控制查询表的方法。该控制表可以表格形式存放于计算机从而大大提高了如PLc等内存小的工业控制器的运行效率也可实现在线推理控制。关键词:模糊控制查询表MATLABPI控制在线推理Absl限clThroughtheestabIishmenglofFuzzyPlcontro¨ermOdelwhichisappIiedintheindustriaIautOmaliOncOntroIThispaPperdescbesindetailthewayhdwtOgetafuzZycOntrOIquerylablebytheMATLABprOgramming.ThiscOtrOItabIemaybestoredInfhecOmputewiththefOrmofatabIeWhichcanimproegreatIytheoperationaIe仟iciency.SuchasPLC∞ntrO¨erelc.whosememoryisveryIi州eandOn一¨nereasOnIngcanaIsObereaIized.Keywords:fuzzycontrolquerytabIe。MATLAB.PIcont吼onlinereasoning在运用模糊控制技术进行工业控制时为了减少在线计算量节省内存提高PLc等控制器的运行效率通常根据隶属度函数和模糊控制规则表离线计算对应的模糊控制表并将该表置于PLc等控制器中供实时控制时使用。在实时控制过程中根据模糊最化后的偏差值e和偏差变化率ec直接查询控制表以获得模糊控制输出量再转换为精确输出控制量。在实际的控制过程中由于微分作用的效果不是很明显故很多实际情况中只采用PI控制。本文论述的对象是常用PLC的模糊PI控制。不是PLC的系统可将积分时间转换为积分系数。模糊PI控制模型说明本文提供一个实际工业控制的模糊查询表的MATLAB实现过程模糊PI模型如图。图模糊PI控制器模型如图模糊控制器的输入量采用实际被控制量与给定量的偏差e和偏差变化率ec参数整定机构采用增量型调整原理输出为比例系数增量△KP和积分时间增量△Ti再经式KP=KP△KP和式T.=T一△Ti计算得到PI控制器的比例系数KP和积分时间值TI。模型输入输出模糊控制规则表.定义输入输出变量的隶属度矢量表一般情况下输入量偏差e和偏差变化率△e以及输出变量△KP和△Ti的离散论域都设定为个量化等级{一一一一一一l。为方便MATLAB编程对相关的变量选择进行一些改变。原先的输入变量偏差e和偏差变化率ec的量化等级卜一一一一一}改写为{}。而输出变量△KP和△Ti得量化等级保持为{一一一一一一。}。输入变量偏差e和偏差变化率ec和输出变量△KP、△Ti的模糊语言值均为{NBNMNSZOPSPMPB}。为了编程方便将语言值用数字表示为{J与模糊语言值相对应比如:模糊语言值NB的模糊数字值为其他类似。根据以上的规定产生用数字语言值表示输入变量×及x的隶属度矢量表见表所示。其中变量x表示模糊控制器的偏差输入e变量x表示模糊控制器的偏差输入ecf(i)、f(j)表示第一输入×和第二输入×的隶属度而i、j表示语言变量数字值即为⋯。袭用数字语言值表示输入变量x厦x的隶属度矢量表九(i)第输入xl(mJ及第输入x(n)f()lll隶.O.腻.函数..O仉i...或O.lJO..模糊控制规则表该控制系统为一实际工业控制模型其用数字语言值表示的比例系数增量△KP和积分时间△Tl模糊控制规则表如表和表所示。表用数字语言值表示的△KP模糊控制规则△I【P第输八x(j)麓一l输入x“i)I万方数据《工业控制计算机》年第卷第期表用数字语言值表示的△TI模糊控制规则△TI第一输八x(J)|篼I输入xl(i)lllMATLAB程序实现通过MATLAB编程也可以用其它语言编程使该实现方法既可以作为在线推理的算法也可以把控制表先做出来存在计算机中通过在线查询得到输出控制量本文以后者为例。.程序流程图用MATLAB编写程序流程图如图。图程序流程图以上程序流程图说明:x和x为第一输入偏差e和第二输入变差变化ecCOG是重心法反模糊化方法S【i.j】whij】/是输出隶属函数的面积输出隶属函数采用取小操作用高h削顶。w为三角形输出隶属函数的底宽f(j)、f(j)表示第一输入x和第二输入)(的隶属度i、j为语言变量数字值。.MATLAB程序依据程序流程图△KP在线查询表编写如下:%程序初始化输入偏差e和偏差变化率隶ec属函数表A、B控制规则表R:A=『.OOO:.与OO:O..O:O..OOOO:OO.O.OO:.OOOO..:OOOOOOO.¨B=.OOOO:O..OOO:O..OOO:OO.O.OO:OOOO..O:OOOO..:OOOOOO.】:R=『:::::::%模糊控制器输出初始化输出模糊集合中心值向量cen。三角形隶属函数底宽w=%num为重心法反模糊化公式的分子den为分母u模糊控制器输出值:u=zeros():cen=一O】w=num=:den=O:%采样输入偏差e和偏差变化率ec的值m、nm=input(’m=’):n=input(。n=’)%运算初始化f、f为输人值的隶属函数。a、b为输入语言值k输出语言值%c为输出隶属函数中心点的值s为蕴含模糊集合隶属函数下的面积s=sc:%h为规则前件隶属度h=min(f.f)f=【OOOO】a=【OO】:f=【O】b=【OO】:k=zeros():c=zeros():s=zeros():s=zeroS():h=zeros():%循环计算上述各量fori=:forj:ifA(im)>Of(i)=A(i.m):a(i)=i:end.fB(jn)>f(j)=B(jn).b(j)=j:endifa(i)。b(j)>Ok(i.j)=R(a(i)b(j)):c(i.j)=cen(k(i.舭h(ij)=min(f(i)f(j)):s(ij)=/‘w’h(i。j):s(ij)=s(ij)’c(ij):endendend%COG反模糊化计算num及denfOr.一:forj.:num=nums(ij):den=dens(i。j):endendu=num/den%模糊控制器输出依据程序流程图△TI离线查询表编写如下:%程序初始化输入偏差e和偏差变化率隶ec属函数表A、B控制规则表R:A=『.O:O..OOO:OO..OO:O..:OOOOO..:OOOOO..:万方数据模糊控制查询表的MATLAB实现OO.】:B=O.OOO:..OO:..O:O.O.:OO.O与O:OOOOO..:OOOOOOOOO.】:R=【:::::】:%模糊控制器输出初始化输出模糊集合中心值向量cen。三角形隶属函数底宽w=%num为重心法反模糊化公式的分子den为分母u模糊控制器输出值uO=zeros():cen=【.O】:w=:num=:den=O:%采样输入偏差e和偏差变化率ec的值m、nm=input(m=).n=input(’n=’):%运算初始化f、f为输入值的隶属函数a、b为输入语言值。k输出语言值%c为输出隶属函数中心点的值s为蕴含模糊集合隶属函数下的面积s=s。c:%h为规则前件隶属度h=min(ff)f=【OOO】:a=【OOOOO】:f=O】:b=【OOO】:k=zeros():c=zeros():s=zeros():s=zeros():h=zeros()%循环计算上述各量for.=:forj=:ifA(i.m)>f(i)=A(im):a(i)=i:end"B(jn)>Of(j)=B(jn)b(j)=j:endifa(i)★b(j)>k(ij)=R(a(i).b(j))=c(ij)=cen(k(i。j)):h(i。j)=min(f(i)|f(j)):s(i。j)=/’w★h(i。j):s(ij)=s(i.j)。c(i.j):endendend%COG反模糊化计算num及denfOr.:forj=:num=nums(i.j):den=dens(ij):endend%模糊控制器输出u=num/den输出变量△KP和△Ti的在线查询表通过MATLAB的程序可得到在线控制表表和表:裹△KP在线查询表输卅输入变量偏莘变化串ecAl(.一~输一入l查Ol一爱lOl一惶l一L筹一l.一Oll.eOlll一一.一l一.l.一lOl·l.l一.O表△Ti在线查询表ATi输入变偏r变化事eolO输l入..一l变量.l一l一偏l一l一芹·lO一一I一.l.e..l一lOll一ll一l一ll.l通过对偏差E和偏差变化EC的判定得出输出控制再乘以量化因子即可转换为精确输出控制量。结束语本文介绍的这种建立查询表的方法以及实现该方法的程序设计算法是非常有用的。在实时控制中可以利用上面的算法直接移植到其他工业控制设备如单片机、DSP等控制器中实现在线推理实时控制。随着控制系统的复杂程度的提高工作量越来越大为了提高其构建的自动化和提高准确性对模糊控制才查询表采用数据挖掘技术将是一个重要方向。参考文献高宏岩.王建辉.孙盛骐.一种建立模糊控制查询表的简单方法和程序J.电脑与信息技术”():王积伟.吴振顺.控制工程基础M.北京:高等教育出版社汤兵勇.路林吉.王文杰.模糊控制理论与应用技术M.北京:清华大学出版社秦绪平.谷善茂.基于模糊PI控制的通风机风量控制J.电气应用B.():席爱民.模糊控制技术M.西安:西安电子科技大学出版社f收稿日期:..万方数据模糊控制查询表的MATLAB实现作者:叶高文作者单位:厦门海洋职业技术学院,福建,厦门,刊名:工业控制计算机英文刊名:INDUSTRIALCONTROLCOMPUTER年卷(期):,()参考文献(条)高宏岩王建辉孙盛骐一种建立模糊控制查询表的简单方法和程序()王积伟吴振顺控制工程基础汤兵勇路林吉王文杰模糊控制理论与应用技术秦绪平谷善茂基于模糊PI控制的通风机风量控制()席爱民模糊控制技术本文链接:http:dgwanfangdatacomcnPeriodicalgykzjsjaspx

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