智能控制实验报告

智能控制技术课程实践报告淋浴水温模糊控制系统姓名张万亚、101103078张东东、101103076卫荣荣、101103068专业自动化指导教师郭季日期2012.10.17成绩淋浴水温系统的模糊控制一shower模糊控制的目的本实验以MATLAB模糊控制箱中的淋浴水温模型控制为例，结合simulink的应用，讲述模糊控制方法在淋浴水温控制方面的应用。模型shower.mdl是一个淋浴温度及水量调节的模型控制系统的仿真，该模糊控制器的结构采用双输入-双输出模糊控制器完成任务，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控制方式。二shower仿真模型图在matlab主窗口中，键入shower,回车后便弹出球棒控制系统仿真模型图：图2-1淋浴水温模糊控制仿真模型图由模型图可知，“shower”系统通过调节热水阀〔hotwatervalve〕和冷水阀〔coldwatervalve〕调节水流量〔flowrate〕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“FuzzyLogicController”模块，再单击弹出菜单中的“LookUnderMask”就弹出如图2的对话框，它的“FISWizard”模框内写着“FIS”，说明已经嵌入FIS结构文件。图2-2'"shower"的FIS连接对话框用鼠标右键单击“FISWizard”模块，再单击弹出菜单中的“LookUnderMask”，就弹出shower系统的FIS详细结构图，如图3所示图2-3shower系统的FIS详细结构图从图中可以了解shower模糊系统的FIS根本结构，它有两个输入〔flowrate和temp〕、九条规那么，比拟形象，直观。三slbb的模糊控制隶属函数对控制效果的影响3.1在主窗口输入fuzzyshower命令，得到shower的fis编辑器，如图3-1,3-2所示图3-1shower的fis编辑器图3-2shower的fis编辑器对系统进行仿真，模糊子集隶属函数取时的方波〔黄线〕及其相应曲线〔红线〕，仿真结果：图3-3水流控制示波器图3-4水温控制示波器3.2在图所示的FM编辑器中把输入变量rate的四个隶属函数均由梯形〔trapmf〕改成三角形(trimf),再对系统进行仿真，得出图3-5.图3-5模糊子集隶属函数取三角形时的方波〔黄线〕及响应曲线〔红线〕比拟图3-4和图3-5可知，覆盖输入量的路数函数对输出有较大的影响。因此，在对一个系统进行仿真时，可以使用多种不同类型的隶属函数，从中选出最正确系统的隶属函数类型，以使系统到达最正确的控制效果。四模糊规那么对控制效果的影响模糊规那么的数目不同，其控制效果也不相同。实际工程设计中，应尽量减少模糊控制规那么的数目，一便减少近似推理的运算时间。得到系统的9条模糊控制规那么如下：①如果水温“偏冷”，流速“偏缓”，那么冷水阀“慢开”、热水阀“快开”；②如果水温“偏冷”，流速“适宜”，那么冷水阀“慢开”、热水阀“慢开”；③如果水温“偏冷”，流速“偏急”，那么冷水阀“快开”、热水阀“慢开”；④如果水温“适宜”，流速“适宜”，那么冷水阀“不变”、热水阀“不变”；⑤如果水温“适宜”，流速“偏急”，那么冷水阀“慢关”、热水阀“慢关”；⑥如果水温“偏热”，流速“偏缓”，那么冷水阀“快开”、热水阀“慢开”；⑦如果水温“偏热”，流速“适宜”，那么冷水阀“慢开”、热水阀“慢开”；⑧如果水温“偏热”，流速“偏急”，那么冷水阀“慢开”、热水阀“快开”。去掉后4个规那么后，再次对系统进行仿真，得到图4-1.图4-1水温示波器比拟图3-2和图4-1可知，原来的9条规那么和删除后4条规那么后的响应曲线有很大的差异。在实际工作中，可以改变一个模糊的规那么数目，使其增多或减少，比拟他们的控制效果，以便考虑经济、适用、可行等多种因素决定取舍，确定设计方案。五清晰化方法对控制效果的影响清晰化算法对控制效果的影响更为直接。在fis编辑器中把defuzzification算法由centroid改为bisector(面积平分法)，得到图5-1.图5-1清晰化方法取“bisector”水温示波器同样的方法，得出清晰化方法取“lom”时的方波响应曲线图5-2清晰化方法取“lom”水温示波器同样的方法，得出清晰化方法取“som”时的方波响应曲线图5-3清晰化方法取“som”水温示波器对于仿真，比拟defuzzification的几种算法的响应曲线可知，在其他条件不变的情况下，选取“centriod〔面积中心法〕”效果最好。在模糊逻辑的推理过程中，许多参数都会影响控制效果，最终的综合效果取决于不同选项的组合。因此，只能在实践中根据需要摸索探究。六实验心得与体会通过这次对该系统进行matlab仿真，学会了淋浴水温控制的工作原理以及闭环控制系统的仿真控制调节。充分认识到了理论知识对应用技术的指导性作用，进一步加深了对专业知识和理论知识的学习和理解，对matla仿真环境更加熟悉，提高了我们的设计水平和对所学知识的应用能力以及分析问题解决问题的能力，并且培养了团队合作意识，合理分工，使各人特长得到充分发挥。七参考文献[1]石辛民.模糊控制及其matlab仿真[M].北京：清华大学出版社，2008.2[2