基于MATLAB的模糊控制仿真研究.pdf

网络纵横 140 2008年第4期 基于MATLAB的模糊控制仿真研究 张柱华 （武汉工业学院电气信息工程系） 摘 要 在模糊控制教学中，充分利用MATLAB的优点可以起到直观明了的效果。本文对基于MATLAB进行模糊控制仿真的有关 具体问题进行了研究，提出了相应的解决办法，并由此进一步提出了创建虚拟仿真实验的思路。 关键词 模糊控制 MATLAB 仿真 智能控制是工科自动化及其相关专业的重要课程之一。它是在人 1.3 仿真体会及相关问题解决 工智能和自动控制等多学科基础上发展起来的新兴交叉学科，对于培 通过这种图形用户界面，学生们在仿真过程中对模糊控制系统以 养学生的专业素养和创新能力有着特殊的意义。而作为该课程主要部 及模糊控制器的设计产生了浓厚的兴趣，对理论知识的理解也能提高 分的模糊控制已成为目前实现智能控制的一种重要而有效的手段。 到相当的程度。但是，从以往几届的教学来看，在使用MATLAB进 模糊控制讲解内容比较抽象，理论性较强，比较枯燥。另外，模 行模糊控制仿真过程中也出现了一些问题。 糊控制是以模糊集合理论、模糊语言变量以及模糊逻辑推理为基础的 （1）被控对象的模型确定问题。模糊控制对于那些难以建立精 一种计算机控制。它处理的问题可能难以靠解析求解，需要采用复杂 确数学模型的复杂对象更有优势。但是为方便学生实验，一般提供一 的数值计算方法。MATLAB是当前国际控制界最为流行的面向工程个线性对象。如果是非线性对象，建议可以利用神经网络来拟合。在 与科学计算的高级语言。而且，由于模糊逻辑的迅速推广应用， 掌握模糊控制理论知识的同时，还了解了另外一种智能形式。 MathWorks公司已经添加了模糊逻辑控制工具箱。在当前绝大多数高 [2] 部分文献将被控对象进行了离散化处理 。本文认为没有必要， 校没有硬件设备和实验手段进行模糊控制实验教学的情况下，利用 因为模糊控制器的设计过程中本身就包括了去模糊化步骤，输出一个 [1] 精确量对被控对象进行控制，而在输入端有个模糊化过程，其中就包 MATLAB进行仿真就是比较合理的选择 。 本文即从MATLAB进行模糊控制仿真进行讨论研究，指出它的含了将连续量离散化内容。 优点、仿真的步骤过程，同时，对出现的一些问题进行解决。最后提 （2）基本论域以及比例因子的确定。在图1中，将输入量模糊化 出，在网络环境下，利用MATLAB进行模糊控制仿真的方法。 的时候，必须考虑变量的基本论域和模糊论域。基本论域是变量实际 的变化范围，一般由已知的理论知识和领域专家的经验来确定。在我 1 利用MATLAB进行模糊控制仿真研究 们仿真过程中，整个系统的输入信号为单位阶跃信号，而且我们期望 1.1模糊控制系统的结构 这个系统应该是稳定的，输出信号应该是收敛振荡。所以，基于传统 模糊控制系统的结构与常规的计算机数字控制系统类似，只是它 的控制理论知识，误差e的基本论域可以定在（-1，1），当然如果在 的控制器为模糊控制器。一般模糊控制器从功能上划分，主要由四个 仿真过程发现不理想还可以调整。同理，误差变化率也要在一个不太 部分组成：模糊器、知识库、模糊推理机、去模糊器。如图1所示， 高的值范