水箱液位matlab模糊控制例程sltank详解

1、问题描述水位控制系统是由水箱（Tank）,进水管、出水管和控制阀门等构成。 在进水管上，安装有一液压阀门，控制它的位置，可以控制流入水箱 的流量。出水管道的面积（Out pipe crossection）保持常数，因此，流 出出水管的流量主要与水箱的水位和水压有关。系统具有明显的非线性特性。我们的目的是构建一个模糊闭环控制系统。其控制目的是通过调 整控制阀门的开度，达到控制水箱水位的目的，并使其能够快速跟随 所设定的水位（给定输入）。除控制对象外，控制系统应包含有水位检测装置，控制器（常规PID 控制器或模糊控制器）及执行机构。液压阀门控制器给定水位Height of tank水位 检测执行

2、机构Out pipe crossectionFlow uut = constantInflow insource tlow控制系统动态结构图arsa 朮殆飪血唄Out pipe area:出水口蛀面积Lit 水甫水位流速计算依据为简化伯努利方程或托里拆利定律，二者结论一致 其中托里拆利定律内容为：忽略粘滞性，任何液体止点从小孔中流出 的速度与它从h高度处自由落下的速度相等。flow out动态模型中主要用到的计算关系式如下:液位=容积/底面积流量=流速*出水口面积流速=(2*g*level)A0.5 level=ta nk volume/area被控对象水箱模型搭建按照上述动态结构图进行，实际

3、设计的水箱模型如下:执行机构:PIC ControlleVALVE三水位控制系统模型四模型使用方法启动matlab，命令行输入sltank,既可打开水位模糊控制仿真模型。设置const大于等于0,系统工作于PID控制模式设置const小于0，系统工作于模糊控制模式模糊控制模式液位动画PID控制模式PID控制时液位的输入输出关系比较两种控制模式下液位曲线可以发现PID控制有超调，这一点在液位动画中也有体现。修改模型参数PID参数的调整可以直接双击PID Co ntroller模块设置，这里着重介绍模糊控制器参数的修改。用到的主要命令如下：函数名功能说明fuzzy打开模糊推理系统 GUI, fuz

4、zy name打开name的fis系统。readfis读取已有fis，例如readfis(tank)可打开水箱控制的fisshowfis文本形式显示已存在的fis例如可通过以下代码以文本形式显示tanka=readfis(tank) %读取 tank 文件showfis(a); %显示在这里通过模糊推理的用户界面来修改水位控制的规则库，查看对控制效果的影响。具体步骤如下：(1) 输入sltank打开simulink仿真界面(2) 输入fuzzy tank打开FIS界面，可编辑变量和推理规则。In x|tankvahmamdaniHelpCloseM FIS Editor: tank File

5、Edft ViewulS fJame:FIS Type:le .e- nkAnd methodOr mettiodImplicalicnAggregationDefuzzifiialienOpening Rule Editor(mamdsniCurrent VanableproborName处糊则面 址檢规界 击卉璽辑 双打推编双击任何一个变量打开FIS变量编辑界面(3) 打开tank的模糊规则编辑界面，将规则4和5删除，新的规则如下：Qkule Editor tankFile Edit View Optionsvare isherandIflevel ishighOkay low non曰C

6、onneetjon -.negative none positivenone1r notWeight:丁Delete MieruleChange rulerate isclose fa&tno_change open_slow open_f3st nnnAnotThe rule is detetedTme efiset 0HelpClose(4) 单击File Exportto workspace,弹出的对话框直接点 ok。注意：建议不要选to file，因为会改变原始文件。(5) 运行sltank,控制效果如下，可见调节效果比PID控制还差。(6) 关闭sltank模型和tank fis界面，均选择不保存修改，以保证例程的完整性。五 结论模糊控制效果取决于模糊推理规则，如果规则设置不当，则控制效果会比