Fuzzy Logic and Fuzzy Control
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Fuzzy-Klima-Regelung Simulink für Fuzzy Control CIC Lab Computational Intelligence and Control Laboratory Jörg Krone, Ulrich Lehmann, Hans Brenig, Udo Reitz, Michael Schneider 2 SS2007 V_1_Fuzzy_Logik_Control_1.2 1 Ende Inhalt CIC Lab Computational Intelligence and Control Laboratory • Test des Fuzzy-Reglers • Regelstrecke • Regelkreis • Optimierung • Quellenverzeichnis 2 SS2007 V_1_Fuzzy_Logik_Control_1.2 2 Ende CIC Lab Testen des Fuzzy-Reglers in MATLAB/Simulink Computational Intelligence and Control Laboratory • >>help fuzzy zeigt alle Parameter zum Aufruf fuzzy • >>fuzzy Aufruf des Fis-Editor • Importieren der vorhandenen Membership Functions in den Fis-Editor • Export der Membership Functions in den Workspace von MATLAB Inhalt SS2007 V_1_Fuzzy_Logik_Control_1.2 3 Ende CIC Lab Testen des Fuzzy-Reglers in MATLAB/Simulink Computational Intelligence and Control Laboratory • Starten von Simulink • Neues Modell anlegen • Aus der Fuzzy Logic Toolbox den Block „Fuzzy Logic Contoller with Ruleviewer“ in das neue Modell kopieren (drag&drop) Inhalt SS2007 V_1_Fuzzy_Logik_Control_1.2 4 Ende CIC Lab Testen des Fuzzy-Reglers in MATLAB/Simulink Computational Intelligence and Control Laboratory Inhalt SS2007 V_1_Fuzzy_Logik_Control_1.2 5 Ende CIC Lab Testen des Fuzzy-Reglers in MATLAB/Simulink Computational Intelligence and Control Laboratory • Modell speichern • Laden der Membership Functions aus dem Workspace in den Funktionsblock (Doppelklick auf den Block) Name aus dem Workspace SS2007 Ist die Simulation zu langsam: „Refresh rate“ sinnvollV_1_Fuzzy_Logik_Control_1.2 erhöhen Inhalt 6 Ende CIC Lab Testen des Fuzzy-Reglers in MATLAB/Simulink Computational Intelligence and Control Laboratory • Wie kann der Fuzzy-Regler getestet werden? Kontrollierter Test! – Zwei Eingänge des Fuzzyreglers • Temperatur -> steigt und fällt [10…30°C] • Temperaturänderung -> positiv/negativ/konstant [-3…3] Inhalt SS2007 V_1_Fuzzy_Logik_Control_1.2 7 Ende CIC Lab Testen des Fuzzy-Reglers in MATLAB/Simulink Computational Intelligence and Control Laboratory Inhalt SS2007 V_1_Fuzzy_Logik_Control_1.2 8 Ende CIC Lab Testen des Fuzzy-Reglers in MATLAB/Simulink Computational Intelligence and Control Laboratory Scope: - oben: Ausgang des Fuzzy-Reglers - mitte: Innentemp. X - unten: dx/dt, Temp.Änderung Inhalt SS2007 V_1_Fuzzy_Logik_Control_1.2 9 Ende CIC Lab Testen des Fuzzy-Reglers in MATLAB/Simulink Computational Intelligence and Control Laboratory Inhalt SS2007 V_1_Fuzzy_Logik_Control_1.2 10 Ende CIC Lab Testen des Fuzzy-Reglers in MATLAB/Simulink Computational Intelligence and Control Laboratory • Simulationsdauer: 800s • Sample Time: 1s Inhalt SS2007 V_1_Fuzzy_Logik_Control_1.2 11 Ende Testen des Fuzzy-Reglers in MATLAB/Simulink CIC Lab Computational Intelligence and Control Laboratory WAS FÄLLT IHNEN AN DEN GRAPHEN AUF??? Inhalt SS2007 V_1_Fuzzy_Logik_Control_1.2 12 Ende Testen des Fuzzy-Reglers in MATLAB/Simulink CIC Lab Computational Intelligence and Control Laboratory • Auffälligkeiten: – Ist das sprunghafte Verhalten des Ausgangs des Fuzzy-Reglers korrekt? – Warum verhält sich der Fuzzy-Regler so sprunghaft? – Werden die Max.-/Min.-Werte des FuzzyReglers erreicht? – … Inhalt SS2007 V_1_Fuzzy_Logik_Control_1.2 13 Ende CIC Lab Testen des Fuzzy-Reglers in MATLAB/Simulink Computational Intelligence and Control Laboratory • Lösungsvorschläge: – Definitionsbereich der Membership Functions vergrößern – Eingänge des Fuzzyblocks auf den gültigen Definitionsbereich begrenzen („Saturation“) –… Das Modell soll so angepasst werden, dass im vorhandenen Scope ein 4. Graph mit dem korrekten Verlauf des Fuzzyausgangs angezeigt wird. Inhalt SS2007 V_1_Fuzzy_Logik_Control_1.2 14 Ende CIC Lab Testen des Fuzzy-Reglers in MATLAB/Simulink Computational Intelligence and Control Laboratory Inhalt SS2007 V_1_Fuzzy_Logik_Control_1.2 15 Ende CIC Lab Testen des Fuzzy-Reglers in MATLAB/Simulink Computational Intelligence and Control Laboratory Inhalt SS2007 V_1_Fuzzy_Logik_Control_1.2 16 Ende CIC Lab Testen des Fuzzy-Reglers in MATLAB/Simulink Computational Intelligence and Control Laboratory Inhalt SS2007 V_1_Fuzzy_Logik_Control_1.2 17 Ende Regelstrecke CIC Lab Computational Intelligence and Control Laboratory Einfluss der Aussentemperatur auf die Innentemperatur durch die Wand oder Fenster Verzögerte Reaktion des Kühl-/Heizgerätes nach Verstellen des Thermostats Kennlinie Verzögerte Reaktion der Innenraumtemp. auf die geänderte Temp. des Kühl-/Heizgerätes Inhalt SS2007 V_1_Fuzzy_Logik_Control_1.2 18 Ende Regelstrecke CIC Lab • Kennlinie des Wärme-/Kälteerzeugers Computational Intelligence and Control Laboratory heizen y Jetzt die Kennlinie in das vorhandene Modell der Regelstrecke eingeben!!! SS2007 kühlen V_1_Fuzzy_Logik_Control_1.2 Inhalt 19 Ende Regelkreis CIC Lab Computational Intelligence and Control Laboratory • Look Up Table ist eingebaut • Fuzzy-Regler in dieses Modell integrieren • Eingänge vom Fuzzy-Regler – Innentemperatur – Temperaturänderung innen T1=1/10 Tv Inhalt SS2007 V_1_Fuzzy_Logik_Control_1.2 20 Ende Regelkreis CIC Lab Computational Intelligence and Control Laboratory • Jeweils in einem Scope soll folgendes zu sehen sein – Innenraumtemperatur und Ausgang von Fuzzy-Regler – Eingangsgößen in Fuzzy-Regler – Aussentemperatur • Begrenzer nicht vergessen Inhalt SS2007 V_1_Fuzzy_Logik_Control_1.2 21 Ende Regelkreis CIC Lab Computational Intelligence and Control Laboratory Inhalt SS2007 V_1_Fuzzy_Logik_Control_1.2 22 Ende Regelkreis CIC Lab Computational Intelligence and Control Laboratory Inhalt SS2007 V_1_Fuzzy_Logik_Control_1.2 23 Ende Regelkreis (Optimierung) CIC Lab Computational Intelligence and Control Laboratory • Ziel: 20°C ist noch nicht erreicht • Welche Möglichkeiten der Verbesserung des Modells gibt es? – Regeln überprüfen und gegebenfalls anpassen – Struktur des Fuzzy-Reglers erweitern (I-Anteil) –… Inhalt SS2007 V_1_Fuzzy_Logik_Control_1.2 24 Ende Regelkreis (Optimierung) • Optimierung der Fuzzy-Regeln durch Anpassen der Fuzzy-Regeln CIC Lab Computational Intelligence and Control Laboratory Inhalt SS2007 V_1_Fuzzy_Logik_Control_1.2 25 Ende Quellenverzeichnis CIC Lab Computational Intelligence and Control Laboratory • Fuzzy Control für Ingenieure Jörg Kahlert ISBN 3-528-05460-3 • Fuzzy-Logik und Fuzzy-Control Jörg Kahlert, Hubert Frank ISBN 3-528-05304-6 • www.kahlert.com • Hoffmann, J.; Brunner, U.: Matlab & Tools für die Simulation dynamischer Systeme • Lehmann, Ulrich: Skript Prozessrechensysteme • ftp-Server: ftp://193.174.71.../Neuro-FuzzySysteme%20CI%20(RTII)/Vorlesung_FH_SWF/ • Lehmann, U.; Krone, J.: Vorlesung Neuro-Fuzzy-Systeme, FH-SW Iserlohn, SS 2003 2 SS2007 V_1_Fuzzy_Logik_Control_1.2 26 Ende
