已知被控对象传递函数:g_p(s)=13/(s^2+2s+13)(s+2)设计模糊PD-PI控制器 要求: 写出切换模糊PD-PI控制器的设计过程及结果; 输入输出变量及其论域的确定、论域分割(模糊取值)、隶属度函数、模糊化方法、模糊规则的产生方法及结果(规则库)、推理机、解模糊化方法等。 给出切换模糊PD-PI控制器模糊控制器与过程所构成的控制系统方框图及SIMULINK仿真实现; 若设定值r(t)=20(t-1)信号时,给出该控制系统的响应曲线及性能指标表
时间: 2023-12-06 22:42:22 浏览: 197
首先,我们需要确定输入输出变量及其论域。对于本问题,我们可以选择以误差e和误差变化率ce作为输入变量,控制量u作为输出变量。误差e和误差变化率ce的论域可以分别取[-20,20]和[-20,20],控制量u的论域可以取[-10,10]。
接下来,我们需要对论域进行分割,即确定模糊取值。本问题中,我们可以将误差e和误差变化率ce的论域分为5个等距子集,控制量u的论域分为7个等距子集。
隶属度函数的选择可以根据经验进行,本问题中可以选择三角形隶属度函数。模糊化方法采用最大隶属度法。模糊规则的产生方法可以通过经验法则或者神经网络等方法生成规则库。本问题中,我们可以采用经验法则生成规则库,例如:
| e/ce | NB | NM | NS | ZO | PS | PM | PB |
| :----: | :-: | :-: | :-: | :-: | :-: | :-: | :-: |
| NB | PB | PB | PM | PS | ZO | NS | NM |
| NM | PB | PM | PS | ZO | NS | NM | NB |
| NS | PM | PS | ZO | NS | NM | NB | NB |
| ZO | PS | ZO | NS | NM | NB | NB | NB |
| PS | ZO | NS | NM | NB | NB | NB | NB |
其中,NB表示Negative Big,NM表示Negative Medium,NS表示Negative Small,ZO表示Zero,PS表示Positive Small,PM表示Positive Medium,PB表示Positive Big。
推理机可以采用模糊推理方法,例如最小最大法。解模糊化方法可以采用重心法或者最大隶属度法。
接下来,我们可以进行切换模糊PD-PI控制器的设计过程。切换模糊PD-PI控制器是将模糊PD控制器和模糊PI控制器相结合的一种控制方法。当误差较小时,采用模糊PI控制器;当误差较大时,采用模糊PD控制器。
模糊PD控制器的控制规则可以表示为:
IF e is NB and ce is NB THEN u is PB
IF e is NB and ce is NM THEN u is PB
IF e is NB and ce is NS THEN u is PM
IF e is NM and ce is NB THEN u is PB
IF e is NM and ce is NM THEN u is PM
IF e is NM and ce is NS THEN u is PS
IF e is NS and ce is NB THEN u is PM
IF e is NS and ce is NM THEN u is PS
IF e is NS and ce is NS THEN u is NB
模糊PI控制器的控制规则可以表示为:
IF e is ZO and ce is ZO THEN u is ZO
IF e is PS and ce is ZO THEN u is PS
IF e is NS and ce is ZO THEN u is NS
IF e is ZO and ce is PS THEN u is PS
IF e is ZO and ce is NS THEN u is NS
根据以上规则,我们可以建立模糊控制系统的方框图,并在SIMULINK中进行仿真实现。系统的响应曲线及性能指标表可以通过仿真结果进行分析。
注意:本回答仅提供了部分设计过程,具体的控制器参数需要根据实际情况进行确定。同时,本回答中的模糊控制器仅为示例,实际应用中需要根据具体问题进行设计。
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