模糊控制MALTAB系统仿真实验报告

可编程控制器 智能控制技术 仿真实验 题 目: 模糊控制系统MATLAB仿真实验报告 院系名称：

电气工程学院 专业班级：

电气 学生姓名：

学 号：

模糊控制系统MATLAB仿真实验报告 一、实验目的 1、通过本次设计，了解模糊控制的基本原理、模糊模型的建立和模糊控制系统的设计过程。

2、熟悉在MATLAB下建立模糊控制器的方法，并能利用MATLAB对给定参数的模糊控制系统予以仿真 二、实验项目 1、实验题目 本设计要求设计一个采用模糊控制的加热炉温度控制系统。被控对象为一热处理工艺过程中的加热炉，加热设备为三相交流调压供电装置，输入控制信号电压为0~5V，输出相电压0~220V，输出最大功率180KW，炉温变化室温~625℃，电加热装置如图所示：

图1-1电加热装置示意图 3、实验数据：本实验输入变量为偏差e和偏差的变化ec，输出变量为控制电压U，变量模糊集量化论域均为[-6 6]采用的常用的三角形隶属函数。

控制规则表：

U 输入变量ec NB NM NS ZO PS PM PB 输 入 变 量 e NB NB NB NB NB NM NS ZO NM NB NB M, M, MS ZO ZO NS NV NM NM NS ZO ZO PS ZO NM NS NS ZO PS PS PM PS NS ZO ZO PS PM PM PB PM ZO ZO PS PM PM PB PB PB ZO PS PM PB PB PB PB 三、实验步骤 1、建立系统仿真图：在MATLAB主窗口单机工具栏中的Simulink快捷图标弹出“Simulink Library Browser”窗口，单击“Create a new model”快捷图标弹出模型编辑窗口。

依次将Signal Generator(信号源)、Subtract(减运算)、Gain（增益）、Derivative（微分）、Mux（合成）、Fuzzy Logic Controller(模糊逻辑控制器)、Transfer Fcn(传递函数)、Saturation(限幅)、Memory（存储器）、Scope（显示器）模块拖入窗口并连接成系统仿真图如图1-2 图1-2 系统仿真图 2、在模糊推理系统编辑器中设置变量：在MATLAB 命令窗口输入fuzzy并按回车键，启动FIS Editor(模糊推理系统编辑器)。

图1-3 FIS Editor界面 在FIS编辑器界面上执行菜单Edit → Add Variable → Input 为模糊控制系统添加变量，并将变量名修改为 E、EC输出变量为U。

图1-4双变量模糊推理系统界面 双击输入变量E，执行菜单命令Edit → Remove All MFs 然后执行命令 Add MFs 弹出Membership Function 对话框，将隶属函数的类型设置为gaussmf 并将隶属函数的数目修改为7。

在Current Membership Function 区域编辑模糊子集的名称及位置，将各变量的取值范围Range和显示范围Display Range 均设置为[-6 6]，在输入变量E 的图形显示区域选中相应的曲线，即可编辑该子集。语言值的隶属函数类型设置为高斯型函数Gaussmf ，名称分别设置为NB、NM、NS、ZO、PS、PM、PB，其参数（宽度、中心点）将会自动生成。

图1-5 输入变量E的参数设置 按同样的方式设置输入变量EC和输出变量U，但U的语言值隶属函数类型为三角形函数trimf 图1-6 输入变量EC的参数设置 图1-7 输出变量 U的参数配置 3、在FIS中设置变量规则：在FIS Editor中执行菜单命令Editor → Rules 打开规则编辑器，将已知49条控制规则输入到Rule编辑器中。

图1-8 模糊编辑器规则设置 4、检验模糊规则输入/输出特性曲面：利用编辑器的View → Rules 和View → Surface 菜单命令即可得到模糊规则输入/输出特性曲面 图1-9 模糊规则特性曲面 图1-10 模糊输入输出特性曲面 5、对模糊控制系统进行仿真：将FIS与Simulink连接，执行FIS编辑器的菜单命令 File→Export to workspace，将当前模糊推理系统保存到MATLAB工作空间的推理矩阵中。

在Simulink中双击Fuzzy Logic Controller模糊逻辑控制器模块上单击鼠标右键然后选择Look Under Mask 选项，将FIS嵌入。

图1-11 FIS嵌入 四、仿真结果 1、组初选参数进行仿真，当系统输入为阶跃信号时其系统响应如下：

2、将系数再次仿真得到如下曲线。

五、遇到的问题 在进行仿真时遇到如下问题：

MinMax does not accept ＇boolean＇ signals.The input and output signal(s) of ＇untitled/Fuzzy Logic Controller/FIS Wizard/Defuzzification1/Max (COA)＇ must be one of the MATLAB ＇uint8＇, ＇uint16＇, ＇uint32＇, ＇int8＇, ＇int16＇, ＇int32＇, ＇single＇, or ＇double＇ data types, or one of the Fixed-point data types 解决方案：经检查，模糊控制模型搭建过程中按照实验指导来做完全没有错误，而实际操作中却会出现这样的提示。经网上搜集资料，“simulink模型窗口菜单中，Simulation-Configuration Parameters-Implement logic signals as boolean data前面默认的勾选去掉”可以解决。

很多亮点。

诠释明确，正确地体现了有关方针政策！

《MATLAB与控制系统仿真》

实验报告

2013- 2014学年 第 1 学期

专业： 班级： 学号： 姓名：

实验三 MATLAB图形系统

一、实验目的：

1.掌握绘制二维图形的常用函数。 2.掌握绘制三维图形的常用函数。 3.熟悉利用图形对象进行绘图操作的方法。 4.掌握绘制图形的辅助操作。

二、实验原理：

1，二维数据曲线图

（1） 绘制单根二维曲线 plot(x,y); （2） 绘制多根二维曲线 plot(x,y) 当x是向量，y是有一维与x同维的矩阵时，则绘制多根不同颜色的曲线。当x，y是同维矩阵时，则以x，y对应列元素为横、纵坐标分别绘制曲线，曲线条数等于矩阵的列数。 （3） 含有多个输入参数的plot函数 plot(x1,y1,x2,y2,…,xn,yn) （4） 具有两个纵坐标标度的图形 plotyy(x1,y1,x2,y2) 2,图形标注与坐标控制 1）title (图形名称)； 2）xlabel（x轴说明） 3）ylabel（y轴说明） 4）text（x，y图形说明） 5）legend（图例1，图例2，…）

6）axis （[xmin xmax ymin ymax zmin zmax]） 3, 图形窗口的分割 subplot（m,n,p） 4,三维曲线

plot3（x1,y1,z1,选项1，x2,y2，选项2，…,xn,yn,zn,选项n） 5，三维曲面

mesh(x,y,z,c) 与surf(x,y,z,c)。一般情况下，x，y，z是维数相同的矩阵。X，y是网格坐标矩阵，z是网格点上的高度矩阵，c用于指定在不同高度下的颜色范围。 6，图像处理

1） imread和imwrite函数 这两个函数分别用于将图象文件读入matlab工作空间，以及将图象数据和色图数据一起写入一定格式的图象文件。

2） image和imagesc函数 这两个函数用于图象显示。为了保证图象的显示效果，一般还应使用colormap函数设置图象色图。

三、实验仪器和设备：

计算机一台（带有MATLAB6.5以上的软件环境）。

四、预习要求：

1．复习二维与三维图形的绘图函数。 2．复习图形辅助操作。

五、实验内容及步骤：

1，设y[0.53sinx]cosx，在x＝0～2π区间取101点，绘制函数曲线。 21x

2，已知y1=x2,y2=cos(2x),y3=y1*y2,完成下列操作：

（1）在同一坐标系下用不同的颜色和线型绘制三条曲线；

（2）分别用条形图、阶梯图、杆图和填充图绘制三条曲线。

3，已知

x,x02e y1In(x1x2),x02在－5

4，绘制函数的曲面图和等高线

zcosxcosyex2y24

其中x的21个值均匀分布在[-5,5]范围，y的31个值均匀分布在[0,10]，要求使用subplot（2，1，1）和subplot（2，1，2）将产生的曲面图和登高图画在同一个窗口上。

5.画出函数

zx2y2sin(xy)的曲面及等高线图。

x2y21绘制平面曲线，并分析参数a对其形状的影响。 6.根据2a25a2

四、心得体会：

通过这次实验我能熟练掌握二维和三维图以及其他特殊图形的制作，弄清楚了基本的图形操作规则，大大加深了我对matlab的兴趣。

实验二 MATLAB程序设计

一、实验目的

1.掌握利用if语句实现选择结构的方法。

2.掌握利用switch语句实现多分支选择结构的方法。 3.掌握利用for语句实现循环结构的方法。 4.掌握利用while语句实现循环结构的方法。

二、实验设备及条件

计算机一台（带有MATLAB6.5以上的软件环境）。

三、实验内容

1.编写求解方程ax2bxc0的根的函数（这个方程不一定为一元二次方程，因a、b、c的不同取值而定），这里应根据a、b、c的不同取值分别处理，有输入参数提示，当a0,b0,c~0时应提示“为恒不等式!”。并输入几组典型值加以检验。

clear,clc a=input(\\"请输入一个数a=\\"); b=input(\\"请输入一个数b=\\"); c=input(\\"请输入一个数c=\\"); m=b^2-4*a*c; if a==0

if b==0

\\"为恒不等式\\"

end end

m=b^2-4*a*c; if m>0

x1=(-b+sqrt(m))/(2*a)

x2=(-b-sqrt(m))/(2*a) elseif m==0

x=(-b)/(2*a) else

\\"不存在正实根\\" end

2.输入一个百分制成绩，要求输出成绩等级A+、A、B、C、D、E。其中100分为A+，90分～99分为A，80分～89分为B，70分～79分为C，60分～69分为D，60分以下为E。

要求：（1）用switch语句实现。

（2）输入百分制成绩后要判断该成绩的合理性，对不合理的成绩应输出出错信息。

clear,clc for k=1:10

a(k)={89+k};b(k)={79+k};

c(k)={69+k};d(k)={59+k}; end A=cell(3,6); A(1,:)={\\"a\\",\\"b\\",\\"c\\",\\"d\\",\\"e\\",\\"f\\"}; A(2,:)={85,76,95,100,40,65}; for k=1:6

switch A{2,k}

case 100

r=\\"A+\\";

case a

r=\\"A\\";

case b

r=\\"B\\";

case c

r=\\"C\\";

case d

r=\\"D\\";

otherwise

r=\\"E\\";

end

A(3,k)={r}; end A A =

\\"a\\"

\\"b\\"

\\"c\\"

[85]

[76]

[95]

\\"B\\"

\\"C\\"

\\"A\\"

\\"d\\"

\\"e\\"

[100]

[40]

\\"A+\\"

\\"E\\"

\\"f\\" [65] \\"D\\"

3.利用for循环语句编写计算n!的函数程序，取n分别为-8

9、0、

3、

5、10验证其正确性(输入n为负数时输出出错信息)。

clear,clc n=input(\\"请输入一个正数n=\\"); if n

\\"输入错误\\" elseif n==0

\\"n!=0\\" elseif n==1

\\"n!=1\\" else

y=1;

for i=1:1:n

y=y*i;

i=i+1;

end

y end 请输入一个正数n=-89

ans =输入错误 请输入一个正数n=0

ans =n!=0 请输入一个正数n=1

ans =n!=1 请输入一个正数n=3

y =6 请输入一个正数n=10

y =3628800

四、实验心得体会：

通过本次实验课，我能熟练运用for循环语句，switch条件语句以及if条件语句的新用法，和在C中的区别。尽管如此，但是在实验中依然容易把for循环跟C语言中的for语句弄混，最后经过不懈努力下，终于弄明白了两者之间的差别，使我能更好的运用这些指令语句。

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