智能控制實(shí)驗(yàn)報(bào)告

智能控制技術(shù)課程實(shí)踐報(bào)告淋浴水溫含糊控制系統(tǒng)姓名張萬(wàn)亞、張東東、衛(wèi)榮榮、專業(yè)自動(dòng)化指導(dǎo)教師郭季日期.10.17成績(jī)淋浴水溫系統(tǒng)的含糊控制一shower含糊控制的目的本實(shí)驗(yàn)以MATLAB含糊控制箱中的淋浴水溫模型控制為例，結(jié)合simulink的應(yīng)用，講述含糊控制辦法在淋浴水溫控制方面的應(yīng)用。模型shower.mdl是一種淋浴溫度及水量調(diào)節(jié)的模型控制系統(tǒng)的仿真，該含糊控制器的構(gòu)造采用雙輸入-雙輸出含糊控制器完畢任務(wù)，輸入變量分別是水流量和水溫，輸出變量分別是對(duì)熱水閥和冷水閥的控制方式。二shower仿真模型圖在matlab主窗口中，鍵入shower,回車后便彈出球棒控制系統(tǒng)仿真模型圖：圖2-1淋浴水溫含糊控制仿真模型圖由模型圖可知，“shower”系統(tǒng)通過(guò)調(diào)節(jié)熱水閥（hotwatervalve）和冷水閥（coldwatervalve）調(diào)節(jié)水流量（flowrate）和水溫（temp），輸出用示波器顯示，通過(guò)示波器上的圖形能夠清晰地看到溫度和水流量跟蹤目的規(guī)定的性能。在shower模型圖上，用鼠標(biāo)右鍵單擊“FuzzyLogicController”模塊，再單擊彈出菜單中的“LookUnderMask”就彈出如圖2的對(duì)話框，它的“FISWizard”?？騼?nèi)寫著“FIS”，表明已經(jīng)嵌入FIS構(gòu)造文獻(xiàn)。圖2-2'"shower"的FIS連接對(duì)話框用鼠標(biāo)右鍵單擊“FISWizard”模塊，再單擊彈出菜單中的“LookUnderMask”，就彈出shower系統(tǒng)的FIS具體構(gòu)造圖，如圖3所示圖2-3shower系統(tǒng)的FIS具體構(gòu)造圖從圖中能夠理解shower含糊系統(tǒng)的FIS基本構(gòu)造，它有兩個(gè)輸入（flowrate和temp）、九條規(guī)則，比較形象，直觀。三slbb的含糊控制附屬函數(shù)對(duì)控制效果的影響3.1在主窗口輸入fuzzyshower命令，得到shower的fis編輯器，如圖3-1,3-2所示圖3-1shower的fis編輯器圖3-2shower的fis編輯器對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真，含糊子集附屬函數(shù)取時(shí)的方波（黃線）及其對(duì)應(yīng)曲線（紅線），仿真成果：圖3-3水流控制示波器圖3-4水溫控制示波器3.2在圖所示的FM編輯器中把輸入變量rate的四個(gè)附屬函數(shù)均由梯形（trapmf）改成三角形(trimf),再對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真，得出圖3-5.圖3-5含糊子集附屬函數(shù)取三角形時(shí)的方波（黃線）及響應(yīng)曲線（紅線）比較圖3-4和圖3-5可知，覆蓋輸入量的路數(shù)函數(shù)對(duì)輸出有較大的影響。因此，在對(duì)一種系統(tǒng)進(jìn)行仿真時(shí)，能夠使用多個(gè)不同類型的附屬函數(shù)，從中選出最佳系統(tǒng)的附屬函數(shù)類型，以使系統(tǒng)達(dá)成最佳的控制效果。四含糊規(guī)則對(duì)控制效果的影響含糊規(guī)則的數(shù)目不同，其控制效果也不相似。實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，應(yīng)盡量減少含糊控制規(guī)則的數(shù)目，一便減少近似推理的運(yùn)算時(shí)間。得到系統(tǒng)的9條含糊控制規(guī)則以下：①如果水溫“偏冷”，流速“偏緩”，則冷水閥“慢開”、熱水閥“快開”；②如果水溫“偏冷”，流速“適宜”，則冷水閥“慢開”、熱水閥“慢開”；③如果水溫“偏冷”，流速“偏急”，則冷水閥“快開”、熱水閥“慢開”；④如果水溫“適宜”，流速“適宜”，則冷水閥“不變”、熱水閥“不變”；⑤如果水溫“適宜”，流速“偏急”，則冷水閥“慢關(guān)”、熱水閥“慢關(guān)”；⑥如果水溫“偏熱”，流速“偏緩”，則冷水閥“快開”、熱水閥“慢開”；⑦如果水溫“偏熱”，流速“適宜”，則冷水閥“慢開”、熱水閥“慢開”；⑧如果水溫“偏熱”，流速“偏急”，則冷水閥“慢開”、熱水閥“快開”。去掉后4個(gè)規(guī)則后，再次對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真，得到圖4-1.圖4-1水溫示波器比較圖3-2和圖4-1可知，原來(lái)的9條規(guī)則和刪除后4條規(guī)則后的響應(yīng)曲線有很大的差別。在實(shí)際工作中，能夠變化一種含糊的規(guī)則數(shù)目，使其增多或減少，比較他們的控制效果，方便考慮經(jīng)濟(jì)、合用、可行等多個(gè)因素決定取舍，擬定設(shè)計(jì)方案。五清晰化辦法對(duì)控制效果的影響清晰化算法對(duì)控制效果的影響更為直接。在fis編輯器中把defuzzification算法由centroid改為bisector(面積平分法)，得到圖5-1.圖5-1清晰化辦法取“bisector”水溫示波器同樣的辦法，得出清晰化辦法取“l(fā)om”時(shí)的方波響應(yīng)曲線圖5-2清晰化辦法取“l(fā)om”水溫示波器同樣的辦法，得出清晰化辦法取“som”時(shí)的方波響應(yīng)曲線圖5-3清晰化辦法取“som”水溫示波器對(duì)于仿真，比較defuzzification的幾個(gè)算法的響應(yīng)曲線可知，在其它條件不變的狀況下，選用“centriod（面積中心法）”效果最佳。在含糊邏輯的推理過(guò)程中，許多參數(shù)都會(huì)影響控制效果，最后的綜合效果取決于不同選項(xiàng)的組合。因此，只能在實(shí)踐中根據(jù)需要探索探究。六實(shí)驗(yàn)心得與體會(huì)通過(guò)這次對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行matlab仿真，學(xué)會(huì)了淋浴水溫控制的工作原理以及閉環(huán)控制系統(tǒng)的仿真控制調(diào)節(jié)。充足認(rèn)識(shí)到了理論知識(shí)對(duì)應(yīng)用技術(shù)的指導(dǎo)性作用，進(jìn)一步加深了對(duì)專業(yè)知識(shí)和理論知識(shí)的學(xué)習(xí)和理解，對(duì)matla仿真環(huán)境更加熟悉，提高了我們的設(shè)計(jì)水平和對(duì)所學(xué)知識(shí)的應(yīng)用能力以及分析問(wèn)題解決問(wèn)題的能力，并且培養(yǎng)了團(tuán)體合作意識(shí)，合理分工，使各人特長(zhǎng)得到充足發(fā)揮。七參考文獻(xiàn)[1]石辛民.含糊控制及其matlab仿真[M].北京