%% Fuzzy Tunning PID Control
clear all;
close all;
a=newfis('fuzzpid');
f1=800;
a=addvar(a,'input','e',[-6*f1,6*f1]); % Parameter e
a=addmf(a,'input',1,'NB','trimf',[-6*f1,-6*f1,-4*f1]);
a=addmf(a,'input',1,'NM','trimf',[-6*f1,-4*f1,-2*f1]);
a=addmf(a,'input',1,'NS','trimf',[-4*f1,-2*f1,0]);
a=addmf(a,'input',1,'Z','trimf',[-2*f1,0,2*f1]);
a=addmf(a,'input',1,'PS','trimf',[0*f1,2*f1,4*f1]);
a=addmf(a,'input',1,'PM','trimf',[2*f1,4*f1,6*f1]);
a=addmf(a,'input',1,'PB','trimf',[4*f1,6*f1,6*f1]);
f2=800;
a=addvar(a,'input','ec',[-6*f2,6*f2]);% Parameter ec
a=addmf(a,'input',2,'NB','trimf',[-6*f2,-6*f2,-4*f2]);
a=addmf(a,'input',2,'NM','trimf',[-6*f2,-4*f2,-2*f2]);
a=addmf(a,'input',2,'NS','trimf',[-4*f2,-2*f2,0]);
a=addmf(a,'input',2,'Z','trimf',[-2*f2,0,2*f2]);
a=addmf(a,'input',2,'PS','trimf',[0,2*f2,4*f2]);
a=addmf(a,'input',2,'PM','trimf',[2*f2,4*f2,6*f2]);
a=addmf(a,'input',2,'PB','trimf',[4*f2,6*f2,6*f2]);
f3=1;
a=addvar(a,'output','kp',[-6*f3,6*f3]);% Parameter kp
a=addmf(a,'output',1,'NB','trimf',[-6*f3,-6*f3,-4*f3]);
a=addmf(a,'output',1,'NM','trimf',[-6*f3,-4*f3,-2*f3]);
a=addmf(a,'output',1,'NS','trimf',[-4*f3,-2*f3,0]);
a=addmf(a,'output',1,'Z','trimf',[-2*f3,0,2*f3]);
a=addmf(a,'output',1,'PS','trimf',[0,2*f3,4*f3]);
a=addmf(a,'output',1,'PM','trimf',[2*f3,4*f3,6*f3]);
a=addmf(a,'output',1,'PB','trimf',[4*f3,6*f3,6*f3]);
f4=0.03;
a=addvar(a,'output','ki',[-6*f4,6*f4]); % Parameter ki
a=addmf(a,'output',2,'NB','trimf',[-6*f4,-6*f4,-4*f4]);
a=addmf(a,'output',2,'NM','trimf',[-6*f4,-4*f4,-2*f4]);
a=addmf(a,'output',2,'NS','trimf',[-4*f4,-2*f4,0]);
a=addmf(a,'output',2,'Z','trimf',[-2*f4,0,2*f4]);
a=addmf(a,'output',2,'PS','trimf',[0,2*f4,4*f4]);
a=addmf(a,'output',2,'PM','trimf',[2*f4,4*f4,6*f4]);
a=addmf(a,'output',2,'PB','trimf',[4*f4,6*f4,6*f4]);
f5=1;
a=addvar(a,'output','kd',[-6*f5,6*f5]);% Parameter kd
a=addmf(a,'output',3,'NB','trimf',[-6*f5,-6*f5,-4*f5]);
a=addmf(a,'output',3,'NM','trimf',[-6*f5,-4*f5,-2*f5]);
a=addmf(a,'output',3,'NS','trimf',[-4*f5,-2*f5,0]);
a=addmf(a,'output',3,'Z','trimf',[-2*f5,0,2*f5]);
a=addmf(a,'output',3,'PS','trimf',[0,2*f5,4*f5]);
a=addmf(a,'output',3,'PM','trimf',[2*f5,4*f5,6*f5]);
a=addmf(a,'output',3,'PB','trimf',[4*f5,6*f5,6*f5]);
rulelist=[1 1 7 1 5 1 1;
2 1 7 1 5 1 1;
3 1 6 1 4 1 1;
4 1 6 2 4 1 1;
1 2 7 1 3 1 1;
2 2 7 1 3 1 1;
3 2 6 2 3 1 1;
4 2 6 2 3 1 1;
1 3 6 2 1 1 1;
2 3 6 2 1 1 1;
3 3 6 3 2 1 1;
4 3 5 3 3 1 1;
1 4 6 2 1 1 1;
2 4 5 3 2 1 1;
3 4 5 3 2 1 1;
4 4 4 4 3 1 1;
1 5 5 3 1 1 1;
2 5 5 3 2 1 1;
3 5 4 4 3 1 1;
4 5 3 5 3 1 1;
1 6 4 4 2 1 1;
2 6 4 4 3 1 1;
3 6 3 5 3 1 1;
4 6 2 6 3 1 1;
1 7 4 4 5 1 1;
2 7 3 4 4 1 1;
3 7 3 5 4 1 1;
4 7 2 6 4 1 1;
5 1 5 2 4 1 1;
6 1 5 4 7 1 1;
7 1 4 4 7 1 1;
5 2 5 3 4 1 1;
6 2 4 4 5 1 1;
7 2 4 4 6 1 1;
5 3 4 4 4 1 1;
6 3 3 5 5 1 1;
7 3 2 5 6 1 1;
5 4 3 5 4 1 1;
6 4 2 5 5 1 1;
7 4 2 6 6 1 1;
5 5 3 5 4 1 1;
6 5 2 6 5 1 1;
7 5 2 6 5 1 1;
5 6 2 6 4 1 1;
6 6 2 7 5 1 1;
7 6 1 7 5 1 1;
5 7 2 7 4 1 1;
6 7 1 7 7 1 1;
7 7 1 7 7 1 1];
a=addrule(a,rulelist);
a=setfis(a,'DefuzzMethod','centroid');
writefis(a,'fuzzpid');
a=readfis('fuzzpid');
%% PID controller
ts=1; % PID Controller
sys=tf([3.6],[85,1],'inputdelay',2);
dsys=c2d(sys,ts,'zoh')
[num,den]=tfdata(dsys,'v')
u1_1=0.0;u1_2=0.0;u1_3=0.0;
u2_1=0.0;u2_2=0.0;u2_3=0.0;
y1_1=0;y1_2=0;y1_3=0;
y2_1=0;y2_2=0;y2_3=0;
x1=[0,0,0]';
x2=[0,0,0]';
error1_1=0;
e1_1=0.0;
ec1_1=0.0;
error2_1=0;
e2_1=0.0;
ec2_1=0.0;
kp0=2.2;
kd0=5.2;
ki0=0.0202;
qp=0.8;
qi=0.006;
qd=1.6;
for k=1:1:1000
time(k)=k*ts;
rin(k)=800; % Using fuzzy inference to tunning PID
k_pid=evalfis([e1_1,ec1_1],a);
kp(k)=kp0+k_pid(1)*qp; %此处是每次循环后三个参数的值,在循环外可以观察整个矩阵的值
ki(k)=ki0+k_pid(2)*pi;
kd(k)=kd0+k_pid(3)*qd;
u1(k)=kp(k)*x1(1)+kd(k)*x1(2)+ki(k)*x1(3);
u2(k)=2.4*x2(1)+5.6*x2(2)+0.018*x2(3);
if k==120 % Adding disturbance(0.5v at time 120s)
u1(k)=u1(k)+400;
end
if u1(k)>=1000
u1(k)=1000;
end
if u1(k)<=-1000
u1(k)=-1000;
end
if k==170 % Adding disturbance(0.5v at time 170s)
u2(k)=u2(k)+400;
end
if u2(k)>=1000
u2(k)=1000;
end
if u2(k)<=-1000
u2(k)=-1000;
end
yout1(k)=-den(2)*y1_1+num(2)*u1_3;
error1(k)=rin(k)-yout1(k);
yout2(k)=-den(2)*y2_1+num(2)*u2_3;
error2(k)=rin(k)-yout2(k);
u1_3=u1_2;
u1_2=u1_1;
u1_1=u1(k);
u2_3=u2_2;
u2_2=u2_1;
u2_1=u2(k);
y1_3=y1_2;
y1_2=y1_1;y1_1=yout1(k);
y2_3=y2_2;
y2_2=y2_1;
y2_1=yout2(k);
x1(1)=error1(k);
x1(2)=error1(k)-error1_1;
x1(3)=x1(3)+error1(k);
x2(1)=error2(k);
x2(2)=error2(k)-error2_1;
x2(3)=x2(3)+error2(k);
e1_1=x1(1);
ec1_1=x1(2);
e2_1=x2(1);
ec2_1=x2(2);
error1_2=error1_1;
error1_1=error1(k);
error2_1=error2(k);
end
%% Plot result
figure(1);plot(time,rin,'b',time,yout1,'r',time,yout2,'g');
xlabel('time(s)');ylabel('rin,yout1,yout2');
figure(2);plotmf(a,'input',1);
figure(3);plotmf(a,'input',2);
figure(4);plotmf(a,'output',1);
figure(5);plotmf(a,'output',2);
figure(6);plotmf(a,'output',3);
figure(7);plot(time,error1,'r');
xlabel('time(s)');ylabel('error1');