模糊PID控制

Halcom

产生一个fuzzypid.fis文件

1. %Fuzzy Tunning PID Control
   
2. clear all;
   
3. close all;
   
4. 
   
5. a=newfis('fuzzpid');
   
6. 
   
7. a=addvar(a,'input','e',[-3,3]);                        %Parameter e
   
8. a=addmf(a,'input',1,'NB','zmf',[-3,-1]);
   
9. a=addmf(a,'input',1,'NM','trimf',[-3,-2,0]);
   
10. a=addmf(a,'input',1,'NS','trimf',[-3,-1,1]);
    
11. a=addmf(a,'input',1,'Z','trimf',[-2,0,2]);
    
12. a=addmf(a,'input',1,'PS','trimf',[-1,1,3]);
    
13. a=addmf(a,'input',1,'PM','trimf',[0,2,3]);
    
14. a=addmf(a,'input',1,'PB','smf',[1,3]);
    
15. 
    
16. a=addvar(a,'input','ec',[-3,3]);                       %Parameter ec
    
17. a=addmf(a,'input',2,'NB','zmf',[-3,-1]);
    
18. a=addmf(a,'input',2,'NM','trimf',[-3,-2,0]);
    
19. a=addmf(a,'input',2,'NS','trimf',[-3,-1,1]);
    
20. a=addmf(a,'input',2,'Z','trimf',[-2,0,2]);
    
21. a=addmf(a,'input',2,'PS','trimf',[-1,1,3]);
    
22. a=addmf(a,'input',2,'PM','trimf',[0,2,3]);
    
23. a=addmf(a,'input',2,'PB','smf',[1,3]);
    
24. 
    
25. a=addvar(a,'output','kp',[-0.3,0.3]);                   %Parameter kp
    
26. a=addmf(a,'output',1,'NB','zmf',[-0.3,-0.1]);
    
27. a=addmf(a,'output',1,'NM','trimf',[-0.3,-0.2,0]);
    
28. a=addmf(a,'output',1,'NS','trimf',[-0.3,-0.1,0.1]);
    
29. a=addmf(a,'output',1,'Z','trimf',[-0.2,0,0.2]);
    
30. a=addmf(a,'output',1,'PS','trimf',[-0.1,0.1,0.3]);
    
31. a=addmf(a,'output',1,'PM','trimf',[0,0.2,0.3]);
    
32. a=addmf(a,'output',1,'PB','smf',[0.1,0.3]);
    
33. 
    
34. a=addvar(a,'output','ki',[-0.06,0.06]);             %Parameter ki
    
35. a=addmf(a,'output',2,'NB','zmf',[-0.06,-0.02]);
    
36. a=addmf(a,'output',2,'NM','trimf',[-0.06,-0.04,0]);
    
37. a=addmf(a,'output',2,'NS','trimf',[-0.06,-0.02,0.02]);
    
38. a=addmf(a,'output',2,'Z','trimf',[-0.04,0,0.04]);
    
39. a=addmf(a,'output',2,'PS','trimf',[-0.02,0.02,0.06]);
    
40. a=addmf(a,'output',2,'PM','trimf',[0,0.04,0.06]);
    
41. a=addmf(a,'output',2,'PB','smf',[0.02,0.06]);
    
42. 
    
43. a=addvar(a,'output','kd',[-3,3]);                   %Parameter kp
    
44. a=addmf(a,'output',3,'NB','zmf',[-3,-1]);
    
45. a=addmf(a,'output',3,'NM','trimf',[-3,-2,0]);
    
46. a=addmf(a,'output',3,'NS','trimf',[-3,-1,1]);
    
47. a=addmf(a,'output',3,'Z','trimf',[-2,0,2]);
    
48. a=addmf(a,'output',3,'PS','trimf',[-1,1,3]);
    
49. a=addmf(a,'output',3,'PM','trimf',[0,2,3]);
    
50. a=addmf(a,'output',3,'PB','smf',[1,3]);
    
51. 
    
52. rulelist=[1 1 7 1 5 1 1;
    
53.                          1 2 7 1 3 1 1;
    
54.           1 3 6 2 1 1 1;
    
55.           1 4 6 2 1 1 1;
    
56.           1 5 5 3 1 1 1;
    
57.           1 6 4 4 2 1 1;
    
58.           1 7 4 4 5 1 1;
    
59.          
    
60.           2 1 7 1 5 1 1;
    
61.           2 2 7 1 3 1 1;
    
62.           2 3 6 2 1 1 1;
    
63.           2 4 5 3 2 1 1;
    
64.           2 5 5 3 2 1 1;
    
65.           2 6 4 4 3 1 1;
    
66.           2 7 3 4 4 1 1;
    
67.          
    
68.           3 1 6 1 4 1 1;
    
69.           3 2 6 2 3 1 1;
    
70.           3 3 6 3 2 1 1;
    
71.           3 4 5 3 2 1 1;
    
72.           3 5 4 4 3 1 1;
    
73.           3 6 3 5 3 1 1;
    
74.           3 7 3 5 4 1 1;
    
75.          
    
76.           4 1 6 2 4 1 1;
    
77.           4 2 6 2 3 1 1;
    
78.           4 3 5 3 3 1 1;
    
79.           4 4 4 4 3 1 1;
    
80.           4 5 3 5 3 1 1;
    
81.           4 6 2 6 3 1 1;
    
82.           4 7 2 6 4 1 1;
    
83.          
    
84.           5 1 5 2 4 1 1;
    
85.           5 2 5 3 4 1 1;
    
86.           5 3 4 4 4 1 1;
    
87.           5 4 3 5 4 1 1;
    
88.           5 5 3 5 4 1 1;
    
89.           5 6 2 6 4 1 1;
    
90.           5 7 2 7 4 1 1;
    
91.          
    
92.           6 1 5 4 7 1 1;
    
93.           6 2 4 4 5 1 1;
    
94.           6 3 3 5 5 1 1;
    
95.           6 4 2 5 5 1 1;
    
96.           6 5 2 6 5 1 1;
    
97.           6 6 2 7 5 1 1;
    
98.           6 7 1 7 7 1 1;
    
99. 
    
100.           7 1 4 4 7 1 1;
     
101.           7 2 4 4 6 1 1;
     
102.           7 3 2 5 6 1 1;
     
103.           7 4 2 6 6 1 1;
     
104.           7 5 2 6 5 1 1;
     
105.           7 6 1 7 5 1 1;
     
106.           7 7 1 7 7 1 1];
     
107.       
     
108. a=addrule(a,rulelist);
     
109. a=setfis(a,'DefuzzMethod','centroid');
     
110. writefis(a,'fuzzpid');
     
111. 
     
112. a=readfis('fuzzpid');
     
113. 
     
114. figure(1);
     
115. plotmf(a,'input',1);
     
116. figure(2);
     
117. plotmf(a,'input',2);
     
118. figure(3);
     
119. plotmf(a,'output',1);
     
120. figure(4);
     
121. plotmf(a,'output',2);
     
122. figure(5);
     
123. plotmf(a,'output',3);
     
124. figure(6);
     
125. plotfis(a);
     
126. 
     
127. fuzzy fuzzpid;
     
128. showrule(a);
     
129. ruleview fuzzpid;

复制代码

对阶跃信号进行模糊PID控制

1. % Fuzzy PID Control
   
2. clc
   
3. close all;
   
4. clear all;
   
5. 
   
6. a=readfis('fuzzpid');   %Load fuzzpid.fis
   
7. 
   
8. ts=0.001;
   
9. sys=tf(5.235e005,[1,87.35,1.047e004,0]);
   
10. dsys=c2d(sys,ts,'tustin');
    
11. [num,den]=tfdata(dsys,'v');
    
12. 
    
13. u_1=0.0;u_2=0.0;u_3=0.0;
    
14. y_1=0;y_2=0;y_3=0;
    
15. 
    
16. x=[0,0,0]';
    
17. 
    
18. e_1=0;
    
19. ec_1=0;
    
20. 
    
21. kp0=0.40;
    
22. kd0=1.0;
    
23. ki0=0.0;
    
24. 
    
25. for k=1:1:500
    
26. time(k)=k*ts;
    
27. 
    
28. % r(k)=sign(sin(2*pi*k*ts));
    
29. r(k)=1;
    
30. %Using fuzzy inference to tunning PID
    
31. k_pid=evalfis([e_1,ec_1],a);
    
32. kp(k)=kp0+k_pid(1);
    
33. ki(k)=ki0+k_pid(2);
    
34. kd(k)=kd0+k_pid(3);
    
35. u(k)=kp(k)*x(1)+kd(k)*x(2)+ki(k)*x(3);
    
36. 
    
37. % if k==300     % Adding disturbance(1.0v at time 0.3s)
    
38. %    u(k)=u(k)+1.0;
    
39. % end
    
40. 
    
41. y(k)=-den(2)*y_1-den(3)*y_2-den(4)*y_3+num(1)*u(k)+num(2)*u_1+num(3)*u_2+num(4)*u_3;
    
42. e(k)=r(k)-y(k);
    
43. %%%%%%%%%%%%%%Return of PID parameters%%%%%%%%%%%%%%%
    
44.    u_3=u_2;
    
45.    u_2=u_1;
    
46.    u_1=u(k);
    
47.    
    
48.    y_3=y_2;
    
49.    y_2=y_1;
    
50.    y_1=y(k);
    
51.    
    
52.    x(1)=e(k);            % P比例项
    
53.    x(2)=e(k)-e_1;        % D微分项
    
54.    x(3)=x(3)+e(k)*ts;    % I积分项
    
55. 
    
56.    ec_1=x(2);
    
57.    e_2=e_1;
    
58.    e_1=e(k);
    
59. end
    
60. 
    
61. figure(1);
    
62. plot(time,r,'b',time,y,'r');
    
63. xlabel('time(s)');ylabel('rin,yout');
    
64. figure(2);
    
65. plot(time,e,'r');
    
66. xlabel('time(s)');ylabel('error');
    
67. figure(3);
    
68. plot(time,u,'r');
    
69. xlabel('time(s)');ylabel('u');
    
70. figure(4);
    
71. plot(time,kp,'r');
    
72. xlabel('time(s)');ylabel('kp');
    
73. figure(5);
    
74. plot(time,ki,'r');
    
75. xlabel('time(s)');ylabel('ki');
    
76. figure(6);
    
77. plot(time,kd,'r');
    
78. xlabel('time(s)');ylabel('kd');

复制代码

参考文献：刘金琨，《智能控制》