模糊控制作业

发布 2020-02-28 22:59:28 阅读 3151

题目:设计一个两个输入,单输出的模糊控制器。

解题过程如下:

设计的二维模糊控制器的结构如图1所示。在此控制器中两个输入为机器人与障碍的距离d和机器人所处的环境类型t,输出为转角b。

1. 控制器结构。

与障碍距离a

移动机器人输出转角b

障碍物情况t

图1. 二维模糊控制器结构。

2. 语言变量。

取a的模糊子集:

很近近中远很远。

分别简记为: vn n m f vf

取t的模糊子集为(以障碍物与机器人方向为准(如图2所示))

前左右前左前右左右前左右无。

分别简记为: t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8

图2. t的模糊子集对应的环境类型。

取b的模糊子集为:

左快转左转直行右转右快转。

分别简记为: lf l s r rf

3. 计算论域确定。

a的计算论域:[-6,+6] t的计算论域:[1,8] b的计算论域:[-6,+6]

4. 确定隶属函数

障碍距离a(x)与输出转角b(z)的隶属函数为:

障碍物情况t(y)的隶属函数为:

相应的模糊变量赋值表如下:

表1. 模糊变量a的赋值表。

表2. 模糊变量t的赋值表。

表3. 模糊变量b的赋值表。

5. 制定模糊控制规则并建立模糊控制表。

基于操作者手动控制策略,得出如下表所示的40条控制规则。

表4. 控制规则表。

将上表的40条控制规则用语言描述为:

例如控制规则的第一条语句:

由这条语句所确定的模糊关系可用下式写出:

如果实际距离为a,实际环境为t,则由上市可以算出控制量为。

对于a和t的隶属函数值对应于所量化的等级上取1,其余均取0,这样可使上式简化为。

式中是模糊集合第i个元素(即令测量得到的误差为第i等级)的隶属度,而是模糊集合第j个元素(即令测量得到的误差为第j等级)的隶属度。

同理,可以由其余各条语句分别求出控制量,则控制量为模糊集合b,表示为。

由上式计算出的模糊控制量采用加权平均法,将控制量由模糊量变为精确量。

利用计算机可以根据不同的i和j预先计算好控制量b,制成如表5所示的控制表(经过圆整处理),作为“文件”存储在计算机中。当进行实时控制时,便于根据输出的信息,从“文件”中查寻所需采取的控制策略。

表5. 加权平均法模糊控制查询表。

6. 程序设计。

应用matlab程序求解控制查询表。

程序如下:x=-6:6;

vn=exp(-(x+6).^2/4);

n=exp(-(x+3).^2/4);

m=exp(-(x).^2/4);

f=exp(-(x-3).^2/4);

vf=exp(-(x-6).^2/4);

lf=exp(-(x+6).^2/4);

l=exp(-(x+3).^2/4);

s=exp(-(x).^2/4);

r=exp(-(x-3).^2/4);

rf=exp(-(x-6).^2/4);

a=[vn;n;m;f;vf];

b=[lf;l;s;r;rf];

t=eye(8);

guize=['s ' lf' 'rf' 'lf' 'rf' 'lf' 's ' s '

's ' lf' 'rf' 'lf' 'rf' 'lf' 's ' s '

's ' l ' r ' l ' r ' l ' s ' s '

's ' l ' s ' s ' r ' l ' s ' s '

's ' s ' s ' s ' r ' l ' s ' s ']

g=[3 1 5 1 5 1 3 3;3 1 5 1 5 1 3 3;3 2 4 2 4 2 3 3;3 2 3 3 4 2 3 3;3 3 3 3 4 2 3 3];

o=1;for m=1:8

for n=1:5

k=1;for j=m:8:64

for i=n:5:65

if a(i)>=t(j)

c(k)=t(j);

elsec(k)=a(i);

endk=k+1;

endend

c=reshape(c,13,8);

l=1;for i=1:104

k=1;for j=g(n,m):5:65

if c(i)>=b(j)

d(k,l)=b(j);

elsed(k,l)=c(i);

endk=k+1;

endl=l+1;

endk=1;

for i=1:13:13*104

e(k,o)=(6)*d(i)+(5)*d(i+1)+(4)*d(i+2)+(3)*d(i+3)+(2)*d(i+4)+(1)*d(i+5)+d(i+7)+2*d(i+8)+3*d(i+9)+4*d(i+10)+5*d(i+11)+6*d(i+12))/d(i)+d(i+1)+d(i+2)+d(i+3)+d(i+4)+d(i+5)+d(i+6)+d(i+7)+d(i+8)+d(i+9)+d(i+10)+d(i+11)+d(i+12));

k=k+1;

endo=o+1;

endend

h=e';for k=1:40:40*104

for i=1:40

for j=k:k+39-i

if h(j)>=h(j+1)

t=h(j);

h(j)=h(j+1);

h(j+1)=t;

endend

endend

for i=1:13

out(i)=h(5,i);

endfor i=14:26

out(i)=h(6,i);

endfor i=27:39

out(i)=h(15,i);

endfor i=40:52

out(i)=h(16,i);

endfor i=53:65

out(i)=h(25,i);

endfor i=66:78

out(i)=h(26,i);

endfor i=79:91

out(i)=h(35,i);

endfor i=92:104

out(i)=h(36,i);

endfor i=1:104

yz(i)=round(out(i));

endyz=reshape(yz,13,8);

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