模煳控制哈工大.pptx
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1、会计学1模煳控制哈工大模煳控制哈工大利用利用利用利用MATLABMATLAB工具箱设计模糊控制器工具箱设计模糊控制器工具箱设计模糊控制器工具箱设计模糊控制器n nMatlabn nSimulinkFuzzy ToolBoxn nFuzzy Demon nFuzzy Inference System(FIS)n n定义隶属函数定义隶属函数 (输入输入,输出输出)n n确定确定FuzzyFuzzy推理方法推理方法n n控制规则库的建立控制规则库的建立n n选择解模糊方法选择解模糊方法n nFuzzyFuzzy控制器嵌入到控制系统控制器嵌入到控制系统第1页/共45页第2页/共45页第3页/共45页第
2、4页/共45页第5页/共45页第6页/共45页第7页/共45页Demosn ndefuzzdm Defuzzification methods.defuzzdm Defuzzification methods.n nfcmdemo FCM clustering demo(2-D).fcmdemo FCM clustering demo(2-D).n nfuzdemos GUI for Fuzzy Logic Toolbox demos.fuzdemos GUI for Fuzzy Logic Toolbox demos.n ngasdemo ANFIS demo for fuel effici
3、ency using subclustering.gasdemo ANFIS demo for fuel efficiency using subclustering.n njuggler Ball-juggler with Rule Viewer.juggler Ball-juggler with Rule Viewer.n ninvkine Inverse kinematics of a robot arm.invkine Inverse kinematics of a robot arm.n nirisfcm FCM clustering demo(4-D).irisfcm FCM cl
4、ustering demo(4-D).n nnoisedm Adaptive noise cancellation.noisedm Adaptive noise cancellation.n nslbb Ball and beam control(Simulink).slbb Ball and beam control(Simulink).n nslcp Inverted pendulum control(Simulink).slcp Inverted pendulum control(Simulink).n nsltank Water level control(Simulink).slta
5、nk Water level control(Simulink).n nsltankrule Water level control with Rule Viewer(Simulink).sltankrule Water level control with Rule Viewer(Simulink).n nsltbu Truck backer-upper(Simulink sltbu Truck backer-upper(Simulink 第8页/共45页n nFuzzy 控制器的设计过程演示第9页/共45页规则可调整的规则可调整的Fuzzy控制器控制器n n在模糊控制系统中,模糊控制器的性
6、能对系统的控制特性影响很大;n n模糊控制器的性能在很大程度上又取决于模糊控制规则的确定及其可调整性。第10页/共45页n n控制规则的解析描述控制规则的解析描述n n上式描述的控制规则,控制作用取决于误差及误差变化,且二者上式描述的控制规则,控制作用取决于误差及误差变化,且二者处于同等加权程度。为了适应不同被控对象的要求,引进一个调处于同等加权程度。为了适应不同被控对象的要求,引进一个调整因子整因子 a,a,则可得到一种带有调整因子的控制规则则可得到一种带有调整因子的控制规则第11页/共45页n n通过调整 a 值的大小,可以改变对误差和误差变化的不同加权程度。n n当被控对象阶次较低时,应
7、该对误差的加权值大于对误差变化的加权值;n n当被控对象阶次较高时,对误差变化的加权值要大于对误差的加权值。第12页/共45页n n下面举例来说明调整因子 a 对控制性能的影响。被控对象为二阶环节第13页/共45页控制规则(控制规则(a=0.625)第14页/共45页控制规则(控制规则(a 0.75)第15页/共45页a a 取不同值时,模糊控制系统对阶跃响应曲线的变化取不同值时,模糊控制系统对阶跃响应曲线的变化取不同值时,模糊控制系统对阶跃响应曲线的变化取不同值时,模糊控制系统对阶跃响应曲线的变化第16页/共45页n na a较大时(如较大时(如 a=0.75)a=0.75),表明控制规则对
8、误差,表明控制规则对误差 E E 加权大,而对误差加权大,而对误差变化变化 C C 加权小,因此阶跃响应曲线产生超调,拖长了调整时间;加权小,因此阶跃响应曲线产生超调,拖长了调整时间;n n当当 a=0.5 a=0.5 时,虽然对误差时,虽然对误差 E E 及误差变化及误差变化 C C 加权一样,没有产生超加权一样,没有产生超调,但响应过程较慢;调,但响应过程较慢;n n当当 a=0.625 a=0.625 时,意味着控制规则中对误差加权稍大于对误差变化加时,意味着控制规则中对误差加权稍大于对误差变化加权,这种情况不仅超调小,而且响应时间也较短。权,这种情况不仅超调小,而且响应时间也较短。n
9、n当被控对象采用带有调整因子的模糊控制器时,通过调整加权因当被控对象采用带有调整因子的模糊控制器时,通过调整加权因当被控对象采用带有调整因子的模糊控制器时,通过调整加权因当被控对象采用带有调整因子的模糊控制器时,通过调整加权因子子子子 a a 可以获得较好的控制效果。可以获得较好的控制效果。可以获得较好的控制效果。可以获得较好的控制效果。第17页/共45页模糊规则的自整定与自寻优模糊规则的自整定与自寻优n n带有一个加权因子 a 调整模糊控制规则的模糊控制器,可以改变 a 的大小调整控制规则,n n a 值一旦选定,在整个控制过程中就不再改变,即在控制规则中,对误差与误差变化的加权固定不变。n
10、 n模糊控制系统在不同的状态下,对控制规则中误差 E 与误差变化 C 的加权程度一般说来应该有不同的要求。第18页/共45页n n对二维模糊控制系统而言,当误差较大时,控制系统的主要任务对二维模糊控制系统而言,当误差较大时,控制系统的主要任务是消除误差,这时,对误差在控制规则中的加权应该大些;是消除误差,这时,对误差在控制规则中的加权应该大些;n n当误差较小时,此时系统已接近稳态,控制系统的主要任务是使当误差较小时,此时系统已接近稳态,控制系统的主要任务是使系统尽快稳定,为此必须减小超调,这样就要求在控制规则中误系统尽快稳定,为此必须减小超调,这样就要求在控制规则中误差变化起的作用大些,即对
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