fuzzy_pid.m

先进PID控制matlab仿真（第二版） 1、所有仿真算法按章归类

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%模糊控制与传统PID控制的性能比较 
%----------------------------- 
num=20; 
den=[1.6,4.4,1]; 
[a1,b,c,d]=tf2ss(num,den); 
x=[0;0]; 
T=0.01;h=T; 
umin=0.07;umax=0.7; 
td=0.02;Nd=td/T; 
N=1000;R=1.5*ones(1,N); 
%------------------------- 
%传统PID控制 
%------------------------- 
e=0;de=0;ie=0; 
kp=5;ki=0.1;kd=0.001; 
for k=1:N 
        uu1(1,k)=-(kp*e+ki*de+kd*ie); 
        %延迟环节 
        if k<=Nd 
           u=0; 
           else 
           u=uu1(1,k-Nd); 
        end 
        %死区和饱和环节 
        if abs(u)<=umin 
        u=0; 
        elseif abs(u)>umax 
        u=sign(u)*umax; 
   end 
      %利用龙格-库塔法进行系统仿真 
      k0=a1*x+b*u; 
      k1=a1*(x+h*k0/2)+b*u; 
      k2=a1*(x+h*k1/2)+b*u; 
      k3=a1*(x+h*k2)+b*u; 
      x=x+(k0+2*k1+2*k2+k3)*h/6; 
      y=c*x+d*u; 
      %计算误差、微分和积分 
      e1=e; 
      e=y(1,1)-R(1,k); 
      de=(e-e1)/T; 
      ie=e*T+ie; 
      yy1(1,k)=1000*y; 
   end 
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%模糊控制 
%------------------------------- 
%定义输入和输出变量及其隶属度函数 
a=newfis('Simple'); 
a=addvar(a,'input','e,',[-6,6]); 
a=addmf(a,'input',1,'NB','trapmf',[-6,-6,-5,-3]); 
a=addmf(a,'input',1,'NS','trapmf',[-5,-3,-2,0]); 
a=addmf(a,'input',1,'ZR','trimf',[-2,0,2]); 
a=addmf(a,'input',1,'PS','trapmf',[0,2,3,5]); 
a=addmf(a,'input',1,'PB','trapmf',[3,5,6,6]); 
a=addvar(a,'input','de',[-6,6]); 
a=addmf(a,'input',2,'NB','trapmf',[-6,-6,-5,-3]); 
a=addmf(a,'input',2,'NS','trapmf',[-5,-3,-2,0]); 
a=addmf(a,'input',2,'ZR','trimf',[-2,0,2]); 
a=addmf(a,'input',2,'PS','trapmf',[0,2,3,5]); 
a=addmf(a,'input',2,'PB','trapmf',[3,5,6,6]); 
a=addvar(a,'output','u',[-3,3]); 
a=addmf(a,'output',1,'NB','trapmf',[-3,-3,-2,-1]); 
a=addmf(a,'output',1,'NS','trimf',[-2,-1,0]); 
a=addmf(a,'output',1,'ZR','trimf',[-1,0,1]); 
a=addmf(a,'output',1,'PS','trimf',[0,1,2]); 
a=addmf(a,'output',1,'PB','trapmf',[1,2,3,3]); 
%模糊规则矩阵 
rr=[5  5  4  4  3 
       5  4  4  3  3 
       4  4  3  3  2 
       4  3  3  2  2 
       3  3  2  2  1]; 
r1=zeros(prod(size(rr)),3);k=1; 
for i=1:size(rr,1) 
      for j=1:size(rr,2) 
       r1(k,:)=[i,j,rr(i,j)]; 
       k=k+1; 
      end 
   end 
[r,s]=size(r1); 
r2=ones(r,2); 
rulelist=[r1,r2]; 
a=addrule(a,rulelist); 
%模糊控制系统仿真 
e=0;de=0;ie=0; 
x=[0;0]; 
ke=60;kd=2.5;ki=0.01;ku=0.8; 
for k=1:N 
        e1=ke*e; 
        de1=kd*de; 
        if e1>=6 
           e1=6; 
           elseif e1<=-6 
           e1=-6; 
        end 
        in=[e1 de1]; 
        uu(1,k)=ku*evalfis(in,a)-ki*ie; 
        if k<=Nd 
           u=0; 
        else 
           u=uu(1,k-Nd); 
        end 
        if abs(u)<=umin 
           u=0; 
           elseif abs(u)>umax 
           u=sign(u)*umax; 
         end 
        k0=a1*x+b*u; 
        k1=a1*(x+h*k0/2)+b*u; 
        k2=a1*(x+h*k1/2)+b*u; 
        k3=a1*(x+h*k2)+b*u; 
        x=x+(k0+2*k1+2*k2+k3)*h/6; 
        y=c*x+d*u; 
        e1=e; 
        e=y-R(1,k); 
        de=(e-e1)/T; 
        ie=ie+e*T; 
        yy(1,k)=1000*y; 
end 
%绘制结果曲线 
kk=[1:N]*T; 
figure(1); 
plot(kk,R,'k',kk,yy,'r',kk,yy1,'b'); 
xlabel('time(s)'); 
ylabel('speed(n/min)'); 
gtext('调整因子=0.5的响应曲线');gtext('规则自寻优的响应曲线');grid on