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.

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Fuzzy-Klima-RegelungSimulink für Fuzzy Control

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

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Inhalt

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

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Inhalt

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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

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Inhalt

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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)

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Inhalt

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Testen des Fuzzy-Reglers in MATLAB/Simulink

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Inhalt

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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

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Inhalt

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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]

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Inhalt

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Testen des Fuzzy-Reglers in MATLAB/Simulink

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Inhalt

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Testen des Fuzzy-Reglers in MATLAB/Simulink

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

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Inhalt

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Testen des Fuzzy-Reglers in MATLAB/Simulink

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Inhalt

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Testen des Fuzzy-Reglers in MATLAB/Simulink

• Simulationsdauer: 800s

• Sample Time: 1s

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Inhalt

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Testen des Fuzzy-Reglers in MATLAB/Simulink

WAS FÄLLT IHNEN AN DEN GRAPHEN AUF???

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Inhalt

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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? – …

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Inhalt

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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.

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Inhalt

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Testen des Fuzzy-Reglers in MATLAB/Simulink

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Inhalt

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Testen des Fuzzy-Reglers in MATLAB/Simulink

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Inhalt

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Testen des Fuzzy-Reglers in MATLAB/Simulink

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Inhalt

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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

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Inhalt

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Regelstrecke• Kennlinie des Wärme-/Kälteerzeugers

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

heizen

kühlen

y

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Inhalt

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Regelkreis

• Look Up Table ist eingebaut

• Fuzzy-Regler in dieses Modell integrieren

• Eingänge vom Fuzzy-Regler– Innentemperatur– Temperaturänderung innen

T1=1/10 Tv

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Inhalt

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Regelkreis

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

Fuzzy-Regler– Eingangsgößen in Fuzzy-Regler– Aussentemperatur

• Begrenzer nicht vergessen

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Inhalt

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Regelkreis

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Inhalt

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Regelkreis

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Inhalt

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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)– …

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Inhalt

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

der Fuzzy-Regeln

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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