Top Banner
2 Ende 1 V_1_Fuzzy_Logik_Control_1.2 SS2007 Fuzzy-Klima-Regelung Simulink für Fuzzy Control Jörg Krone, Ulrich Lehmann, Hans Brenig, Udo Reitz, Michael Schneider
26

2 Ende SS2007 V_1_Fuzzy_Logik_Control_1.2 1 Fuzzy-Klima-Regelung Simulink für Fuzzy Control Jörg Krone, Ulrich Lehmann, Hans Brenig, Udo Reitz, Michael.

Apr 05, 2015

Download

Documents

Imma Mumme
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Page 1: 2 Ende SS2007 V_1_Fuzzy_Logik_Control_1.2 1 Fuzzy-Klima-Regelung Simulink für Fuzzy Control Jörg Krone, Ulrich Lehmann, Hans Brenig, Udo Reitz, Michael.

2

Ende

1V_1_Fuzzy_Logik_Control_1.2SS2007

Fuzzy-Klima-RegelungSimulink für Fuzzy Control

Jörg Krone, Ulrich Lehmann, Hans Brenig, Udo Reitz, Michael Schneider

Page 2: 2 Ende SS2007 V_1_Fuzzy_Logik_Control_1.2 1 Fuzzy-Klima-Regelung Simulink für Fuzzy Control Jörg Krone, Ulrich Lehmann, Hans Brenig, Udo Reitz, Michael.

2

Ende

2V_1_Fuzzy_Logik_Control_1.2SS2007

Inhalt

• Test des Fuzzy-Reglers• Regelstrecke• Regelkreis• Optimierung• Quellenverzeichnis

Page 3: 2 Ende SS2007 V_1_Fuzzy_Logik_Control_1.2 1 Fuzzy-Klima-Regelung Simulink für Fuzzy Control Jörg Krone, Ulrich Lehmann, Hans Brenig, Udo Reitz, Michael.

SS2007 V_1_Fuzzy_Logik_Control_1.2 3

Inhalt

Ende

Testen des Fuzzy-Reglers in MATLAB/Simulink

• >>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

Page 4: 2 Ende SS2007 V_1_Fuzzy_Logik_Control_1.2 1 Fuzzy-Klima-Regelung Simulink für Fuzzy Control Jörg Krone, Ulrich Lehmann, Hans Brenig, Udo Reitz, Michael.

SS2007 V_1_Fuzzy_Logik_Control_1.2 4

Inhalt

Ende

Testen des Fuzzy-Reglers in MATLAB/Simulink

• 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)

Page 5: 2 Ende SS2007 V_1_Fuzzy_Logik_Control_1.2 1 Fuzzy-Klima-Regelung Simulink für Fuzzy Control Jörg Krone, Ulrich Lehmann, Hans Brenig, Udo Reitz, Michael.

SS2007 V_1_Fuzzy_Logik_Control_1.2 5

Inhalt

Ende

Testen des Fuzzy-Reglers in MATLAB/Simulink

Page 6: 2 Ende SS2007 V_1_Fuzzy_Logik_Control_1.2 1 Fuzzy-Klima-Regelung Simulink für Fuzzy Control Jörg Krone, Ulrich Lehmann, Hans Brenig, Udo Reitz, Michael.

SS2007 V_1_Fuzzy_Logik_Control_1.2 6

Inhalt

Ende

Testen des Fuzzy-Reglers in MATLAB/Simulink

• Modell speichern

• Laden der Membership Functions aus dem Workspace in den Funktionsblock(Doppelklick auf den Block)

Ist die Simulation zu langsam: „Refresh rate“ sinnvoll erhöhen

Name aus dem Workspace

Page 7: 2 Ende SS2007 V_1_Fuzzy_Logik_Control_1.2 1 Fuzzy-Klima-Regelung Simulink für Fuzzy Control Jörg Krone, Ulrich Lehmann, Hans Brenig, Udo Reitz, Michael.

SS2007 V_1_Fuzzy_Logik_Control_1.2 7

Inhalt

Ende

Testen des Fuzzy-Reglers in MATLAB/Simulink

• 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]

Page 8: 2 Ende SS2007 V_1_Fuzzy_Logik_Control_1.2 1 Fuzzy-Klima-Regelung Simulink für Fuzzy Control Jörg Krone, Ulrich Lehmann, Hans Brenig, Udo Reitz, Michael.

SS2007 V_1_Fuzzy_Logik_Control_1.2 8

Inhalt

Ende

Testen des Fuzzy-Reglers in MATLAB/Simulink

Page 9: 2 Ende SS2007 V_1_Fuzzy_Logik_Control_1.2 1 Fuzzy-Klima-Regelung Simulink für Fuzzy Control Jörg Krone, Ulrich Lehmann, Hans Brenig, Udo Reitz, Michael.

SS2007 V_1_Fuzzy_Logik_Control_1.2 9

Inhalt

Ende

Testen des Fuzzy-Reglers in MATLAB/Simulink

Scope:- oben: Ausgang des Fuzzy-Reglers- mitte: Innentemp. X- unten: dx/dt, Temp.Änderung

Page 10: 2 Ende SS2007 V_1_Fuzzy_Logik_Control_1.2 1 Fuzzy-Klima-Regelung Simulink für Fuzzy Control Jörg Krone, Ulrich Lehmann, Hans Brenig, Udo Reitz, Michael.

SS2007 V_1_Fuzzy_Logik_Control_1.2 10

Inhalt

Ende

Testen des Fuzzy-Reglers in MATLAB/Simulink

Page 11: 2 Ende SS2007 V_1_Fuzzy_Logik_Control_1.2 1 Fuzzy-Klima-Regelung Simulink für Fuzzy Control Jörg Krone, Ulrich Lehmann, Hans Brenig, Udo Reitz, Michael.

SS2007 V_1_Fuzzy_Logik_Control_1.2 11

Inhalt

Ende

Testen des Fuzzy-Reglers in MATLAB/Simulink

• Simulationsdauer: 800s

• Sample Time: 1s

Page 12: 2 Ende SS2007 V_1_Fuzzy_Logik_Control_1.2 1 Fuzzy-Klima-Regelung Simulink für Fuzzy Control Jörg Krone, Ulrich Lehmann, Hans Brenig, Udo Reitz, Michael.

SS2007 V_1_Fuzzy_Logik_Control_1.2 12

Inhalt

Ende

Testen des Fuzzy-Reglers in MATLAB/Simulink

WAS FÄLLT IHNEN AN DEN GRAPHEN AUF???

Page 13: 2 Ende SS2007 V_1_Fuzzy_Logik_Control_1.2 1 Fuzzy-Klima-Regelung Simulink für Fuzzy Control Jörg Krone, Ulrich Lehmann, Hans Brenig, Udo Reitz, Michael.

SS2007 V_1_Fuzzy_Logik_Control_1.2 13

Inhalt

Ende

Testen des Fuzzy-Reglers in MATLAB/Simulink

• 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 Fuzzy-

Reglers erreicht? – …

Page 14: 2 Ende SS2007 V_1_Fuzzy_Logik_Control_1.2 1 Fuzzy-Klima-Regelung Simulink für Fuzzy Control Jörg Krone, Ulrich Lehmann, Hans Brenig, Udo Reitz, Michael.

SS2007 V_1_Fuzzy_Logik_Control_1.2 14

Inhalt

Ende

Testen des Fuzzy-Reglers in MATLAB/Simulink

• 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.

Page 15: 2 Ende SS2007 V_1_Fuzzy_Logik_Control_1.2 1 Fuzzy-Klima-Regelung Simulink für Fuzzy Control Jörg Krone, Ulrich Lehmann, Hans Brenig, Udo Reitz, Michael.

SS2007 V_1_Fuzzy_Logik_Control_1.2 15

Inhalt

Ende

Testen des Fuzzy-Reglers in MATLAB/Simulink

Page 16: 2 Ende SS2007 V_1_Fuzzy_Logik_Control_1.2 1 Fuzzy-Klima-Regelung Simulink für Fuzzy Control Jörg Krone, Ulrich Lehmann, Hans Brenig, Udo Reitz, Michael.

SS2007 V_1_Fuzzy_Logik_Control_1.2 16

Inhalt

Ende

Testen des Fuzzy-Reglers in MATLAB/Simulink

Page 17: 2 Ende SS2007 V_1_Fuzzy_Logik_Control_1.2 1 Fuzzy-Klima-Regelung Simulink für Fuzzy Control Jörg Krone, Ulrich Lehmann, Hans Brenig, Udo Reitz, Michael.

SS2007 V_1_Fuzzy_Logik_Control_1.2 17

Inhalt

Ende

Testen des Fuzzy-Reglers in MATLAB/Simulink

Page 18: 2 Ende SS2007 V_1_Fuzzy_Logik_Control_1.2 1 Fuzzy-Klima-Regelung Simulink für Fuzzy Control Jörg Krone, Ulrich Lehmann, Hans Brenig, Udo Reitz, Michael.

SS2007 V_1_Fuzzy_Logik_Control_1.2 18

Inhalt

Ende

Regelstrecke

Einfluss der Aussen-temperatur auf die Innentemperaturdurch die Wand oder Fenster

Verzögerte Reaktion des Kühl-/Heizgerätesnach Verstellen des Thermostats

Verzögerte Reaktion der Innenraumtemp. auf die geänderte Temp. des Kühl-/Heizgerätes

Kennlinie

Page 19: 2 Ende SS2007 V_1_Fuzzy_Logik_Control_1.2 1 Fuzzy-Klima-Regelung Simulink für Fuzzy Control Jörg Krone, Ulrich Lehmann, Hans Brenig, Udo Reitz, Michael.

SS2007 V_1_Fuzzy_Logik_Control_1.2 19

Inhalt

Ende

Regelstrecke• Kennlinie des Wärme-/Kälteerzeugers

Jetzt die Kennlinie in das vorhandene Modell der Regelstrecke eingeben!!!

heizen

kühlen

y

Page 20: 2 Ende SS2007 V_1_Fuzzy_Logik_Control_1.2 1 Fuzzy-Klima-Regelung Simulink für Fuzzy Control Jörg Krone, Ulrich Lehmann, Hans Brenig, Udo Reitz, Michael.

SS2007 V_1_Fuzzy_Logik_Control_1.2 20

Inhalt

Ende

Regelkreis

• Look Up Table ist eingebaut

• Fuzzy-Regler in dieses Modell integrieren

• Eingänge vom Fuzzy-Regler– Innentemperatur– Temperaturänderung innen

T1=1/10 Tv

Page 21: 2 Ende SS2007 V_1_Fuzzy_Logik_Control_1.2 1 Fuzzy-Klima-Regelung Simulink für Fuzzy Control Jörg Krone, Ulrich Lehmann, Hans Brenig, Udo Reitz, Michael.

SS2007 V_1_Fuzzy_Logik_Control_1.2 21

Inhalt

Ende

Regelkreis

• Jeweils in einem Scope soll folgendes zu sehen sein– Innenraumtemperatur und Ausgang von

Fuzzy-Regler– Eingangsgößen in Fuzzy-Regler– Aussentemperatur

• Begrenzer nicht vergessen

Page 22: 2 Ende SS2007 V_1_Fuzzy_Logik_Control_1.2 1 Fuzzy-Klima-Regelung Simulink für Fuzzy Control Jörg Krone, Ulrich Lehmann, Hans Brenig, Udo Reitz, Michael.

SS2007 V_1_Fuzzy_Logik_Control_1.2 22

Inhalt

Ende

Regelkreis

Page 23: 2 Ende SS2007 V_1_Fuzzy_Logik_Control_1.2 1 Fuzzy-Klima-Regelung Simulink für Fuzzy Control Jörg Krone, Ulrich Lehmann, Hans Brenig, Udo Reitz, Michael.

SS2007 V_1_Fuzzy_Logik_Control_1.2 23

Inhalt

Ende

Regelkreis

Page 24: 2 Ende SS2007 V_1_Fuzzy_Logik_Control_1.2 1 Fuzzy-Klima-Regelung Simulink für Fuzzy Control Jörg Krone, Ulrich Lehmann, Hans Brenig, Udo Reitz, Michael.

SS2007 V_1_Fuzzy_Logik_Control_1.2 24

Inhalt

Ende

Regelkreis (Optimierung)

• 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)– …

Page 25: 2 Ende SS2007 V_1_Fuzzy_Logik_Control_1.2 1 Fuzzy-Klima-Regelung Simulink für Fuzzy Control Jörg Krone, Ulrich Lehmann, Hans Brenig, Udo Reitz, Michael.

SS2007 V_1_Fuzzy_Logik_Control_1.2 25

Inhalt

Ende

Regelkreis (Optimierung)• Optimierung der Fuzzy-Regeln durch Anpassen

der Fuzzy-Regeln

Page 26: 2 Ende SS2007 V_1_Fuzzy_Logik_Control_1.2 1 Fuzzy-Klima-Regelung Simulink für Fuzzy Control Jörg Krone, Ulrich Lehmann, Hans Brenig, Udo Reitz, Michael.

2

Ende

26V_1_Fuzzy_Logik_Control_1.2SS2007

Quellenverzeichnis

• Fuzzy Control für IngenieureJörg KahlertISBN 3-528-05460-3

• Fuzzy-Logik und Fuzzy-ControlJörg Kahlert, Hubert FrankISBN 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-Fuzzy-Systeme%20CI%20(RTII)/Vorlesung_FH_SWF/

• Lehmann, U.; Krone, J.: Vorlesung Neuro-Fuzzy-Systeme, FH-SW Iserlohn, SS 2003