2022年MATLAB模糊逻辑工具箱实例分析-淋浴水温模型控制教学文案

1、MATLAB 模 糊 逻 辑 工 具 箱 实 例 分 析 淋 浴水 温 模 型 控 制MATLAB模糊规律工具箱实例分析淋浴水温模型掌握 一. 模糊模型的系统分析 本试验以 MATLAB模糊掌握箱中的淋浴水温模型掌握为例,结合 simulink 的应用,叙述模糊掌握方法在淋浴水温掌握方面的应用；模型 shower.mdl 是一个淋浴温度及水量调剂的模型掌握系统的仿真,该模糊掌握器的结构采纳双输入- 双输出模糊掌握器完成任务,输入变量分别是水流量和水温,输出变量分别是对热水阀和冷 水阀的掌握方式；二用仿真模型图观看系统结构 模糊掌握器工具箱的最大优点之一是能够直接将模糊系统放入 simulink

2、 中并在仿真环境中测试它们；在 MATLAB主窗口中,键入 shower,回车便弹出如图 1 所示的 淋浴水温掌握体统的仿真模型图；MuxflowMux 5flowsetpointscopefuhot water1Muxtempflow ratetempflowvalveerrorcold waterMux2futemptemperrorMuxvalveFuzzy LogicMux 4scopesetpointDemuxMuxDemuxMux 3outControllerinTo WorkspaceTo Workspace由模型图可知,“ shower” 系统通过调剂热水阀（hot water

3、 valve ）和冷水阀（ cold water valve）调剂水流量（ flow rate）和水温（ temp）；输出用示波器显示,通过示波器上的图形可以清楚地看到温度和水流量跟踪目标要求的性能；在 shower 模型图上,用鼠标右键单击“ Fuzzy LogicController” 模块,再单击弹出菜单中的“ Look Under Mask ” 就弹出如图 2 的对话框,它的“ FIS Wizard ” 模框内写着“FIS” ,说明已经嵌入 FIS 结构文件；1FIS1In 1Out 1FIS Wizard图 2 shower 的 FIS 连接对话框用鼠标右键单击“ FIS Wizar

4、d ” 模块,再单击弹出菜单中的“ Look Under Mask ” ,就弹出 shower 系统的 FIS 具体结构图,如图 3 所示emuxIn11DemuInput MFRule1emuxmax1COA1RuletempInput MFRule2AggMethodDefuzzificationflowRuleOutput MFRule3emuxCOA2maxRuleemux2DefuzzificationcoldRuleAggMethodOutput MFRule4emuxhotRule5emuxTotal FiringZero Firing Strength-C-.Switch11R

5、uleOutRule06StrengthRuleMidRangeemux RuleRule7emuxRule8Ruleemux RuleRule 9图 3 shower 系统的 FIS 具体结构图从图中可以明白shower 模糊系统的 FIS 基本结构,它有两个输入（flow rate 和 temp）、九条规章,比较形象,直观；三 FIS 结构文件分析（1）在 MATLAB主窗口中键入fuzzy shower ,回车弹出shower 的FIS 编辑器,如图 4 所示：图 4 FIS 编辑器在 FIS 编辑器界面上,分别双击两输入temp 和 flow 两输出（cold 和 hot ）,得出 M

6、F 编辑器,逐次单击图中的隶属度函数图线,如图 5 所示：图 5 MF 编辑器近而 可得到图线 的参 数设置 ,列 表如下；分别单击 View 下拉菜单中的 Surface 和 Rules 选项得到如下的模糊输入输出曲面示意图6 和规章 观看器如图 7 所示：图 6 曲面示意图图 7 规章观看器（2）双击 FIS 编辑界面中间的 编辑器,如图 8 所示：shower 规章模糊框,打开模糊规章图 8 模糊规章编辑器 其模糊规章有如下九条：1. If temp is cold and（flow is soft）then cold is openSlow（hot is openFast ）1 2.I

7、f temp is cold and（flow is good）then cold is closeSlow（hot is openSlow ）1 3.If temp is cold and（flow is hard）then cold is closeFast（hot is closeSlow）1 （flow is soft）then cold is openSlow（hot 4. If temp is good andis openSlow ）1 5. If temp is good and（flow is good）then cold is steady（hot is steady ）1

8、 6. If temp is good and（flow is hard）then cold is closeSlow（hot is closeSlow）1 （flow is soft） then cold is openFast（ hot 7. If temp is hot andis openSlow ）1 8. If temp is hot and（flow is good） then cold is openSlow（ hot is closeSlow）1 （flow is hard）then cold is closeSlow（hot 9.If temp is hot andis closeFast）1 四系统仿真在 shower 模型图界面上,单击simulation下拉菜单中的 start选项完成仿真工作,得到如图9,图 10 所示的波形：图 9 flow scope 的仿真成效模拟图图 10 temp scope的仿真成效图同时,通过转变各隶属度函数的参数以及模糊规章重新仿真可以观测对掌握结果的影响；五总结通过运行和观测 MATLAB中的模糊模型仿真示例,我明白了模糊推理系统的仿真全过程,快速把握了 simulink 工具