2022年智能控制及MATLAB实现—水箱液位模糊控制仿真设计.pdf

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1、智能控制及MATLAB 实现水箱液位模糊控制仿真设计水箱水位模糊控制系统设计一在 MATLAB 命令窗口中输入 sltank,便可打开如图所示的模型窗口。图 1 sltank仿真图（1） 打开 MATLAB, 输入指令 fuzzy, 打开模糊逻辑工具箱的图形用户界面窗口, 新建一个 Mamdani模糊推理系统。（2） 增加一个输入变量 , 将输入变量命名为水位误差、误差变化, 将输出变量命名为阀门开关速度。这样就建立了一个两输入单输出的模糊推理系统 , 保存为 shuiwei1 。图 2 增加一个输入变量（3） 设计模糊化模块 ; 设水位误差 level的论域为 2 、95 3、05, 误差变

2、化率 rate 的论域为 -0 、2 0 、2; 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 1 页，共 5 页 - - - - - - - - - - 智能控制及MATLAB 实现水箱液位模糊控制仿真设计两个输入量的模糊集为level设为为 7 个,rate设为 5 个: 其中水位误差level定为 NB 、NM 、NS 、ZE 、PS 、PM 、PB;参数分别为 0 、01 2、95 、0 、01 2、97,0 、01 2、99、0 、01 3 、0 、01 3、01 、0 、01 3 、03 、

3、0 、01 3 、05, 隶属度均为高斯函数 ; 图 3 输入量 level的参数设定误差变化率 rate 分别为负大 , 负小, 不变, 正小, 正大。参数分别为 ,0 、03 -0 、2 、0 、03 -0 、1 、0 、03 0 、0 、03 0 、1 、0 、03 -0 、2, 隶属度函数均为高斯函数。图 4 误差变化率 rate 的参数设定精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 2 页，共 5 页 - - - - - - - - - - 智能控制及MATLAB 实现水箱液位模糊控制仿真设

4、计阀门的开关速度设为七个等级: 快关, 中关, 慢关, 不动, 慢开, 中开, 快开 ,其论域为 2 、95 3、05。参数分别为 ;2 、94 2、95 2、96 、2 、965 2、97 2 、975 、2 、99 2、99 2、995、2 、999 3 3 、001 、3 、005 3、01 3、015 、3 、02 3 、03 3 、035 、3 、04 3 、05 3 、06, 隶属函数为三角形函数。图 5 输出量 valve 的参数设定（4） 设计模糊规则打开 Ruel Editor窗口, 通过选择添加模糊规则 ; 1）If (level is NB) and (rate is 负

5、大) then (valve is 快关) (1) 2）If (level is NB) and (rate is 负小) then (valve is 快关) (1) 3）If (level is NB) and (rate is 不变) then (valve is 快关) (1) 4）If (level is NB) and (rate is 正小) then (valve is 中关) (1) 5）If (level is NB) and (rate is 正大) then (valve is 不动) (1) 6）If (level is NM) and (rate is 负大) th

6、en (valve is 快关) (1) 7）If (level is NM) and (rate is 负小) then (valve is 快关) (1) 8）If (level is NM) and (rate is 不变) then (valve is 快关) (1) 9）If (level is NM) and (rate is 正小) then (valve is 中关) (1) 10） If (level is NM) and (rate is 正大) then (valve is 不动) (1) 11） If (level is NS) and (rate is 负大) the

7、n (valve is 中关) (1) 12） If (level is NS) and (rate is 负小) then (valve is 中关) (1) 13） If (level is NS) and (rate is 不变) then (valve is 中关) (1) 14） If (level is NS) and (rate is 正小) then (valve is 不动) (1) 15） If (level is NS) and (rate is 正大) then (valve is 慢开) (1) 16） If (level is ZE) and (rate is 负大

8、) then (valve is 中关) (1) 17） If (level is ZE) and (rate is 负小) then (valve is 慢关) (1) 18） If (level is ZE) and (rate is 不变) then (valve is 不动) (1) 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 3 页，共 5 页 - - - - - - - - - - 智能控制及MATLAB 实现水箱液位模糊控制仿真设计19） If (level is ZE) and (ra

9、te is 正小) then (valve is 慢开) (1) 20） If (level is ZE) and (rate is 正大) then (valve is 中开) (1) 21） If (level is PS) and (rate is 负大) then (valve is 慢关) (1) 22） If (level is PS) and (rate is 负小) then (valve is 不动) (1) 23） If (level is PS) and (rate is 不变) then (valve is 中开) (1) 24） If (level is PS) an

10、d (rate is 正小) then (valve is 中开) (1) 25） If (level is PS) and (rate is 正大) then (valve is 中开) (1) 26） If (level is PM) and (rate is 负大) then (valve is 不动) (1) 27） If (level is PM) and (rate is 负小) then (valve is 中开) (1) 28） If (level is PM) and (rate is 不变) then (valve is 快开) (1) 29） If (level is P

11、M) and (rate is 正小) then (valve is 快开) (1) 30） If (level is PM) and (rate is 正大) then (valve is 快开) (1) 31） If (level is PB) and (rate is 负大) then (valve is 不动) (1) 32） If (level is PB) and (rate is 负小) then (valve is 中开) (1) 33） If (level is PB) and (rate is 不变) then (valve is 快开) (1) 34） If (level

12、 is PB) and (rate is 正小) then (valve is 快开) (1) 35） If (level is PB) and (rate is 正大) then (valve is 快开) (1) 这 35 条模糊控制规则的权重都为1、图 6 模糊控制规则的设定(5)利用编辑器的 to Workspace, 将当前的模糊推理系统 , 以 shuiwei1 保存到工作空间中。(6)在如图 1 所示的 Simulink仿真系统中 , 打开 Fuzzy Logic Controller模糊逻辑控制器模块对话框, 在其FIS Structure参数对话框中输入:shuiwei1 。

13、精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 4 页，共 5 页 - - - - - - - - - - 智能控制及MATLAB 实现水箱液位模糊控制仿真设计(7)在如图 1所示的 Simulink 系统中 , 打开仿真参数设置窗口 , 正确设置仿真参数后 , 启动仿真便可瞧到水位变化曲线。图 7 水位变化曲线通过曲面观察器也可以清晰的瞧见水箱液位模糊推理的输入输出关系。图 8 Surface Viewer 总结: 随着科学技术的发展 , 智能控制技术必会日趋完善, 并且能够在多领域应用。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 5 页，共 5 页 - - - - - - - - - -