2022年MATLAB模糊邏輯工具箱實(shí)例分析-淋浴水溫模型控制教學(xué)文案

1、MATLAB 模 糊 邏 輯 工 具 箱 實(shí) 例 分 析 淋 浴水 溫 模 型 控 制MATLAB模糊規(guī)律工具箱實(shí)例分析淋浴水溫模型掌握 一. 模糊模型的系統(tǒng)分析 本試驗(yàn)以 MATLAB模糊掌握箱中的淋浴水溫模型掌握為例,結(jié)合 simulink 的應(yīng)用,敘述模糊掌握方法在淋浴水溫掌握方面的應(yīng)用；模型 shower.mdl 是一個(gè)淋浴溫度及水量調(diào)劑的模型掌握系統(tǒng)的仿真,該模糊掌握器的結(jié)構(gòu)采納雙輸入- 雙輸出模糊掌握器完成任務(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 水閥的掌握方式；二用仿真模型圖觀看系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 模糊掌握器工具箱的最大優(yōu)點(diǎn)之一是能夠直接將模糊系統(tǒng)放入 simulink

2、 中并在仿真環(huán)境中測(cè)試它們；在 MATLAB主窗口中,鍵入 shower,回車便彈出如圖 1 所示的 淋浴水溫掌握體統(tǒng)的仿真模型圖；MuxflowMux 5flowsetpointscopefuhot water1Muxtempflow ratetempflowvalveerrorcold waterMux2futemptemperrorMuxvalveFuzzy LogicMux 4scopesetpointDemuxMuxDemuxMux 3outControllerinTo WorkspaceTo Workspace由模型圖可知,“ shower” 系統(tǒng)通過(guò)調(diào)劑熱水閥（hot water

3、 valve ）和冷水閥（ cold water valve）調(diào)劑水流量（ flow rate）和水溫（ temp）；輸出用示波器顯示,通過(guò)示波器上的圖形可以清楚地看到溫度和水流量跟蹤目標(biāo)要求的性能；在 shower 模型圖上,用鼠標(biāo)右鍵單擊“ Fuzzy LogicController” 模塊,再單擊彈出菜單中的“ Look Under Mask ” 就彈出如圖 2 的對(duì)話框,它的“ FIS Wizard ” 模框內(nèi)寫著“FIS” ,說(shuō)明已經(jīng)嵌入 FIS 結(jié)構(gòu)文件；1FIS1In 1Out 1FIS Wizard圖 2 shower 的 FIS 連接對(duì)話框用鼠標(biāo)右鍵單擊“ FIS Wizar

4、d ” 模塊,再單擊彈出菜單中的“ Look Under Mask ” ,就彈出 shower 系統(tǒng)的 FIS 具體結(jié)構(gòu)圖,如圖 3 所示emuxIn11DemuInput MFRule1emuxmax1COA1RuletempInput MFRule2AggMethodDefuzzificationflowRuleOutput MFRule3emuxCOA2maxRuleemux2DefuzzificationcoldRuleAggMethodOutput MFRule4emuxhotRule5emuxTotal FiringZero Firing Strength-C-.Switch11R

5、uleOutRule06StrengthRuleMidRangeemux RuleRule7emuxRule8Ruleemux RuleRule 9圖 3 shower 系統(tǒng)的 FIS 具體結(jié)構(gòu)圖從圖中可以明白shower 模糊系統(tǒng)的 FIS 基本結(jié)構(gòu),它有兩個(gè)輸入（flow rate 和 temp）、九條規(guī)章,比較形象,直觀；三 FIS 結(jié)構(gòu)文件分析（1）在 MATLAB主窗口中鍵入fuzzy shower ,回車彈出shower 的FIS 編輯器,如圖 4 所示：圖 4 FIS 編輯器在 FIS 編輯器界面上,分別雙擊兩輸入temp 和 flow 兩輸出（cold 和 hot ）,得出 M

6、F 編輯器,逐次單擊圖中的隸屬度函數(shù)圖線,如圖 5 所示：圖 5 MF 編輯器近而 可得到圖線 的參 數(shù)設(shè)置 ,列 表如下；分別單擊 View 下拉菜單中的 Surface 和 Rules 選項(xiàng)得到如下的模糊輸入輸出曲面示意圖6 和規(guī)章 觀看器如圖 7 所示：圖 6 曲面示意圖圖 7 規(guī)章觀看器（2）雙擊 FIS 編輯界面中間的 編輯器,如圖 8 所示：shower 規(guī)章模糊框,打開(kāi)模糊規(guī)章圖 8 模糊規(guī)章編輯器 其模糊規(guī)章有如下九條：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 四系統(tǒng)仿真在 shower 模型圖界面上,單擊simulation下拉菜單中的 start選項(xiàng)完成仿真工作,得到如圖9,圖 10 所示的波形：圖 9 flow scope 的仿真成效模擬圖圖 10 temp scope的仿真成效圖同時(shí),通過(guò)轉(zhuǎn)變各隸屬度函數(shù)的參數(shù)以及模糊規(guī)章重新仿真可以觀測(cè)對(duì)掌握結(jié)果的影響；五總結(jié)通過(guò)運(yùn)行和觀測(cè) MATLAB中的模糊模型仿真示例,我明白了模糊推理系統(tǒng)的仿真全過(guò)程,快速把握了 simulink 工具