基于模糊控制的Simulink仿真详解

基于模糊控制的Simulink仿真详解

Simulink的介绍

Simulink是一个模块图环境，用于多域仿真以及基于模型的设计。它支持系统设计、仿真、自动代码生成以及嵌入式系统的连续测试和验证。 Simulink提供图形编辑器、可自定义的模块库以及求解器，能够进行动态系统建模和仿真。
SIMULINK模块库按功能进行分类，包括以下8类子库：
Continuous（连续模块）
Discrete（离散模块）
Function&Tables（函数和平台模块）
Math（数学模块）
Nonlinear（非线性模块）
Signals&Systems（信号和系统模块）
Sinks（接收器模块）
Sources（输入源模块）
连续模块（Continuous） continuous.mdl
Integrator：输入信号积分
Derivative：输入信号微分
State-Space：线性状态空间系统模型
Transfer-Fcn：线性传递函数模型
Zero-Pole：以零极点表示的传递函数模型
Memory：存储上一时刻的状态值
Transport Delay：输入信号延时一个固定时间再输出
Variable Transport Delay：输入信号延时一个可变时间再输出
离散模块（Discrete） discrete.mdl
Discrete-time Integrator：离散时间积分器
Discrete Filter：IIR与FIR滤波器
Discrete State-Space：离散状态空间系统模型
Discrete Transfer-Fcn：离散传递函数模型
Discrete Zero-Pole：以零极点表示的离散传递函数模型
First-Order Hold：一阶采样和保持器
Zero-Order Hold：零阶采样和保持器
Unit Delay：一个采样周期的延时
Function&Tables（函数和平台模块） function.mdl
Fcn：用用户自定义的函数（表达式）进行运算
MATLAB Fcn：利用matlab的现有函数进行运算
S-Function：调用自编的S函数的程序进行运算
Look-Up Table：建立输入信号的查询表（线性峰值匹配）
Look-Up Table(2-D)：建立两个输入信号的查询表（线性峰值匹配）
Math（数学模块） math.mdl
Sum：加减运算
Product：乘运算
Dot Product：点乘运算
Gain：比例增益运算
Math Function：包括指数函数、对数函数、求平方、开根号等常用数学函数
Trigonometric Function：三角函数，包括正弦、余弦、正切等
MinMax：最值运算
Abs：取绝对值
Sign：符号函数
Logical Operator：逻辑运算
Relational Operator：关系运算
Complex to Magnitude-Angle：由复数输入转为幅值和相角输出
Magnitude-Angle to Complex：由幅值和相角输入合成复数输出
Complex to Real-Imag：由复数输入转为实部和虚部输出
Real-Imag to Complex：由实部和虚部输入合成复数输出
Nonlinear（非线性模块） nonlinear.mdl
Saturation：饱和输出，让输出超过某一值时能够饱和。
Relay：滞环比较器，限制输出值在某一范围内变化。
Switch：开关选择，当第二个输入端大于临界值时，输出由第一个输入端而来，否则输出由第三个输入端而来。
Manual Switch：手动选择开关
Signal&Systems（信号和系统模块） sigsys.mdl
In1：输入端。
Out1：输出端。
Mux：将多个单一输入转化为一个复合输出。
Demux：将一个复合输入转化为多个单一输出。
Ground：连接到没有连接到的输入端。
Terminator：连接到没有连接到的输出端。
SubSystem：建立新的封装（Mask）功能模块
Sinks（接收器模块） sinks.mdl
Scope：示波器。
XY Graph：显示二维图形。
To Workspace：将输出写入MATLAB的工作空间。
To File(.mat)：将输出写入数据文件。
Sources（输入源模块） sources.mdl
Constant：常数信号。
Clock：时钟信号。
From Workspace：来自MATLAB的工作空间。
From File(.mat)：来自数据文件。
Pulse Generator：脉冲发生器。
Repeating Sequence：重复信号。
Signal Generator：信号发生器，可以产生正弦、方波、锯齿波及随意波。
Sine Wave：正弦波信号。
Step：阶跃波信号。
Ramp: 斜坡信号。

Simulink界面

打开MATLAB，点击图中Simulink标识进入界面
选择第一个，新建一个Simulink

建立Simulink

根据如图所示要求建立相应的Simulink

1.根据图中所示找到对应的图标
方法一：直接查找

方法二：在搜索框输入名称进行查找
2.设置参数
将对应图标拖动到命令框后，双击该图标根据图中数据设置参数
如Mux的参数设置如下

Simulink的详解

根据图中信息可知我们建立的是一个双输入单输出的模糊控制系统。
首先是建立设立一个位置指令，其取正弦信号即

然后将该信号通过一个SUM器分为两部分信号

两部分信号中有一部分通过求导处理再与另一部分信号进行混合

进行模糊化和模糊控制算法

设置被控对象

设置输出变量y。

我们将仿真时间设置为3s，然后利用Clock进行链接仿真
clock中的时间就是按照仿真时间变化的，所以clock发出的是变量值，而且是递增的。

将仿真结果保存在t中。

最终当Clock中数字为3时完成仿真。