模糊控制——创建与添加自定义的隶属函数

关键字：模糊控制；隶属函数；Matlab。

系列文章目录

模糊控制——（一）理论基础
模糊控制——（二）设计流程
模糊控制——（三）模糊洗衣机
模糊控制——（四）模糊自适应整定PID控制
模糊控制——（五）Sugeno模糊模型
模糊控制——创建与添加自定义的隶属函数

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前言
一、工程环境
二、创建自定义隶属函数
三、添加自定义隶属函数
总结

前言

前些天有小伙伴对如何创建并添加自定义隶属函数有一些问题，故有此文进行一些问题答复。

一、工程环境

以下的案例基于：

PC操作系统：WIN11
MATLAB：2019a

二、创建自定义隶属函数

首先在命令行输入help addmf：
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图2.1 在命令行窗口中addmf

在addmf的帮助文档中，可以看到隶属函数也支持自定义的算法，可使用自定义算法的字符串名称、字符向量名称和函数句柄（对于函数句柄不太明白的小伙伴可以走传送门——函数句柄传送门）。
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图2.2 addmf参考页

在addmf参考页点击Build Fuzzy Systems Using Custom Functions，如图2.3转跳的参考页提供了自定义隶属函数的模板：
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图2.3 自定义隶属函数的模板

如图函数的形参有两个x、params分别是绘图时的很坐标向量、函数生成时需要的参数，在上述案例中params就是一个有八个元素的向量，其产生的函数效果如图2.4：
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图2.4 模板隶属函数的图形

根据模板上隶属函数的定义形式创建一个脉冲函数：

% 模糊函数在范围内的横坐标向量不一定包含我们需求的点
% 比如x=5：1：10，params=2.1
% 故我们选择距离我们需求点最近的一个点当作脉冲产生点
function res=Func_ImpulseMF(x,params)y=zeros(1,length(x));% 当前脉冲产生点不在范围内    if params<x(1)||params>x(length(x))res=zeros(1,length(x));return;end% 当前脉冲产生点在范围内min=abs(x(1)-params);                                                    % 横坐标与脉冲产生点的最小距离set=1;                                                                  % 与脉冲产生点最近的横坐标位置for k=2:1:length(x)% 当前点与脉冲产生点的距离更近if abs(x(k)-params)<min% 更新标记点set=k;% 更新最小距离min=abs(x(k)-params);endend% 在标记的点处产生脉冲for k=1:1:length(x)if k==sety(k)=1;elsey(k)=0;endendres=y;
end

三、添加自定义隶属函数

首先需要保证，自定义隶属函数文件与模糊控制程序文件在同一路径下：
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图3.1 文件路径

创建一个模糊接口系统，并添加自定义隶属函数：

clc;
clear;
close all;
% t=-5:0.1:5;
% impulse1=t==0;
% figure(1);
% plot(t,impulse1);
% figure(2);
% impulse2=t==2;
% stem(t,impulse2);% Use a mamfis object to represent a Mamdani fuzzy inference system
% newfis指令未来将被移除 详情通过help newfis参见帮助页
% a=newfis('fuzz tank');
% a=mamfis('Name','fuzz tank');
a=mamfis();
a.Name='fuzz tank';
%%
% 创建模糊函数
% addvar未来将被移除 详情通过help addvar参见帮助页
% a=addvar(a,'input','e',[-3,3]);
a=addInput(a);
%%
% 创建第一个输入模糊变量与隶属度函数
a.Input(1).Name='e';
a.Input(1).Range=[-3,3];
a=addMF(a,'e','zmf'  ,[-3,-1]    ,'Name','NB');
a=addMF(a,'e','trimf',[-3,-1,1],'Name','NS');
a=addMF(a,'e','trimf',[-2,0,2]   ,'Name','Z' );
a=addMF(a,'e','trimf',[-1,1,3] ,'Name','PS');
a=addMF(a,'e','smf'  ,[1,3]      ,'Name','PB');
figure(3);
plotmf(a,"input",1);
%%
% 创建第二个输入模糊变量与隶属度函数
% a=addvar(a,'input','ec',[-4,4]);
a.Output(1).Name='u';
a.Output(1).Range=[-4,4];
a=addMF(a,'u','zmf'  ,[-4,-1]    ,'Name','NB');
a=addMF(a,'u','trimf',[-4,-2,1]  ,'Name','NM');
a=addMF(a,'u','trimf',[-2,0,2]   ,'Name','Z' );
a=addMF(a,'u','trimf',[-1,2,4] ,'Name','PS');
a=addMF(a,'u','Func_ImpulseMF',3,'Name','PB');
figure(4);
plotmf(a,"output",1);

注意这里a.Output(1).Range=[-4,4]为模糊接口系统添加输出的范围，同时会自动生成一个绘图时的横坐标向量，也就是我们自定义隶属函数里需要的参数x；a=addMF(a,'u','Func_ImpulseMF',3,'Name','PB');其中的参数3就是自定义隶属函数里需要的参数params。运行后得到图像：
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