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《基于Matlab的系統(tǒng)仿真研究》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、基于Matlab模糊控制仿真研究摘要：1.引言在工業(yè)控制過程中，傳統(tǒng)的PID控制技術(shù)得到了廣泛的運(yùn)用，但對于大時滯，非線性，無法精確的用傳遞函數(shù)描述的復(fù)雜系統(tǒng)，常規(guī)的PID控制技術(shù)很難達(dá)到令人滿意的控制效果。1965年，美國著名控制論專家Zadeh創(chuàng)立了模糊集合論，為解決復(fù)雜系統(tǒng)的控制問題提供了強(qiáng)有力的數(shù)學(xué)工具，到了l974年．Mamdani創(chuàng)立了基于模糊語言描述控制規(guī)則的模糊控制器，并將其成功地應(yīng)用于工業(yè)過程控制，取得了巨大的成功。為解決復(fù)雜的控制系統(tǒng)提供了另一種新的方法。本文通過運(yùn)用Matlab軟件進(jìn)行仿真，充分說明了模糊控制策略的優(yōu)勢。2.模糊控制系統(tǒng)的Matlab仿真
2、設(shè)計（1）系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)組成。模糊控制系統(tǒng)的組成如圖1結(jié)構(gòu)，先對系統(tǒng)的偏差級偏差的微分進(jìn)行模糊量化處理，得到模糊變量E和EC，按照模糊規(guī)則進(jìn)行模糊決策的模糊控制變量U，通過模糊控制變量來控制受控對象，其中模糊規(guī)則是根據(jù)專家經(jīng)驗圖1：模糊系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖(2)總體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。在matlab命令窗口輸入fuzzy,進(jìn)入FIS編輯器，建立E、EC、U的隸屬度函數(shù)，E和EC的論域為[-6,6],U的論域為[-1,1],模糊子集{NB，NM，NS，ZE,PS,PM,PB}。圖2為E隸屬度函數(shù)，EC和U的隸屬函數(shù)與E類似。圖2E隸屬度函數(shù)（3）模糊規(guī)則的選擇。控制規(guī)則是專家對理論知識
3、和實(shí)踐經(jīng)驗的總結(jié)，對控制效果有至關(guān)重要的作用。本文的控制規(guī)則如表1，共49條規(guī)則，在規(guī)則編輯器中編寫”ifEisNBandECisNBthenUisNB（1）”……等49條規(guī)則，模糊推理采用Mamdaini推理，解模糊采用缺省值：重心法，其余參數(shù)采用默認(rèn)值,然后保存文件名為F.fis。表1模糊控制規(guī)則表（4）simulink仿真及參數(shù)調(diào)整。在matlab命令窗口輸入simulink,然后建立如圖3的仿真圖。假設(shè)被控對象模型為。將前面建立F.fis導(dǎo)入到工作空間，在模糊控制器中輸入F。采樣周期為1s.仿真輸入為單位階躍信號，調(diào)節(jié)圖3中的Ke、Kec、和Ku使系統(tǒng)的性能達(dá)到滿意的
4、效果。Ku過小則穩(wěn)態(tài)誤差大，上升時間長。過大，穩(wěn)態(tài)誤差小了，上升時間小了，但是出現(xiàn)超調(diào)，繼續(xù)增大則出現(xiàn)振蕩。Kec可以改善系統(tǒng)的時間常數(shù)，使上升時間減小或增加，Ke主要是對系統(tǒng)誤差進(jìn)行放大縮小。圖3模糊控制仿真圖（5）與傳統(tǒng)PID控制的比較。同樣在simulink的環(huán)境下建立如圖4的仿真圖。根據(jù)Ziegler-Nichols整定方法，可以簡單的得到Kp=2.6，Ki=0.15，Kd=10,在簡單調(diào)整后可以得到相對滿意的控制效果仿真圖。圖4PID控制仿真圖3.結(jié)論分析仿真結(jié)果如圖5所示。輸入為單位階躍信號。從仿真結(jié)果來分析，模糊控制無超調(diào)，調(diào)節(jié)時間短，響應(yīng)速度快，動態(tài)性能明顯優(yōu)
5、于傳統(tǒng)的PID控制，缺點(diǎn)存在穩(wěn)態(tài)誤差。圖5仿真結(jié)果參考文獻(xiàn)1、張國良等編著.模糊控制及MATLAB應(yīng)用.西安交大大學(xué)出版社，2002張柱華,基于MATLAB的模糊控制仿真研究[J].內(nèi)肛科技，2008，第四期140-141.
