MATLAB实现智能计算方法实验：实验二 模糊控制仿真实验

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实验汇总

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实验目的

1. 通过本次实验，进一步理解模糊控制的基本原理、模糊模型的建立、模糊控制器的设计过程；
2. 掌握MATLAB模糊逻辑工具箱的图形用户界面设计模糊控制器的过程。

实验内容

利用Fuzzy工具箱，设计洗衣机洗涤时间的模糊控制器，已知人的操作经验为：

• 污泥越多，油脂越多，洗涤时间越长；
• 污泥适中，油脂适中，洗涤时间适中；
• 污泥越少，油脂越少，洗涤时间越短。

X	Y	z
SD	NG	VS
SD	MG	M
SD	LG	L
MD	NG	S
MD	MG	M
MD	LG	L
LD	NG	M
LD	MG	L
LD	LG	VL

其中，SD（污泥少）、MD（污泥中）、LD（污泥多）、NG（油脂少）、MG（油脂中）、LG（油脂多）、VS（洗涤时间很短）、S（洗涤时间短）、M（洗涤时间中等）、L（洗涤时间长）、VL（洗涤时间很长）。

1. 假设污泥、油脂、洗涤时间的论域分别为0-100，0-100，1-120，用fuzzy工具箱设计相应的模糊推理系统，给出具体的步骤和输入、输出语言变量的隶属函数图、模糊控制规则表和推理结论立体图。
2. 假定污泥=60，油脂=70，给出推理图和结果。

实验步骤

1. 实验准备

在命令行中输入fuzzy，打开模糊控制工具箱，如下图所示。

图1.1 模糊控制工具箱

单击Edit→Add Variable→Input添加一个输入，将整个模糊控制系统设置为两个输入，一个输出，如图1.2所示。

图1.2 模糊系统设置

2. 输入模块

• 污泥输入模块

将input1的名字设置为soil，表示污泥输入量。双击soil，依此选中函数曲线，将三条函数曲线的名字分别设置为SD、MD、LD，Type设置为gauss2mf，range设置为[0 100]。设置结果如下图所示。

图2.1 污泥输入模块

• 油脂输入模块

同理油脂输入的隶属函数图设置如下图2.2。

图2.2 油脂输入模块

3. 输出模块

将output1的名字设置为time，表示洗涤时间。双击time，单击状态栏的Edit→Remove All MFs，将图中的所有曲线移除，然后单击Edit→Add MFs弹出如图所示对话框，将MF type设置为gauss2mf，Number of MFs设置为5。最终将time的隶属函数曲线设置为5条。

图3.1 设置隶属函数曲线

依此选中函数曲线，将五条函数曲线的名字分别设置为VS、S、M、L、VL，range设置为[1 120]。设置结果如下图所示。

图3.2 输出模块设置结果

4. 模糊控制规则表

依据上表，添加推理规则如下图4.1。

图4.1 模糊控制规则表

实验结果

单击View→surface得到推理结论立体图如下。

图5.1 推理结论立体图

单击View→Rules，得到推理图，将Input设置为[60;70]，得到此时的推理结果如图。通过图像易知洗涤时间为61.9。

图5.2 推理结果