智能控制實驗報告

智能控制技術課程實踐報告淋浴水溫含糊控制系統(tǒng)姓名張萬亞、張東東、衛(wèi)榮榮、專業(yè)自動化指導教師郭季日期.10.17成績淋浴水溫系統(tǒng)的含糊控制一shower含糊控制的目的本實驗以MATLAB含糊控制箱中的淋浴水溫模型控制為例，結合simulink的應用，講述含糊控制辦法在淋浴水溫控制方面的應用。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，該含糊控制器的構造采用雙輸入-雙輸出含糊控制器完畢任務，輸入變量分別是水流量和水溫，輸出變量分別是對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的對話框，它的“FISWizard”?？騼?nèi)寫著“FIS”，表明已經(jīng)嵌入FIS構造文獻。圖2-2'"shower"的FIS連接對話框用鼠標右鍵單擊“FISWizard”模塊，再單擊彈出菜單中的“LookUnderMask”，就彈出shower系統(tǒng)的FIS具體構造圖，如圖3所示圖2-3shower系統(tǒng)的FIS具體構造圖從圖中能夠理解shower含糊系統(tǒng)的FIS基本構造，它有兩個輸入（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編輯器對系統(tǒng)進行仿真，含糊子集附屬函數(shù)取時的方波（黃線）及其對應曲線（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的四個附屬函數(shù)均由梯形（trapmf）改成三角形(trimf),再對系統(tǒng)進行仿真，得出圖3-5.圖3-5含糊子集附屬函數(shù)取三角形時的方波（黃線）及響應曲線（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)對輸出有較大的影響。因此，在對一種系統(tǒng)進行仿真時，能夠使用多個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)達成最佳的控制效果。四含糊規(guī)則對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。實際工程設計中，應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算時間。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”、熱水閥“慢關”；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個規(guī)則后，再次對系統(tǒng)進行仿真，得到圖4-1.圖4-1水溫示波器比較圖3-2和圖4-1可知，原來的9條規(guī)則和刪除后4條規(guī)則后的響應曲線有很大的差別。在實際工作中，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、合用、可行等多個因素決定取舍，擬定設計方案。五清晰化辦法對控制效果的影響清晰化算法對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”時的方波響應曲線圖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”時的方波響應曲線圖5-3清晰化辦法取“som”水溫示波器對于仿真，比較defuzzification的幾個算法的響應曲線可知，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程中，許多參數(shù)都會影響控制效果，最后的綜合效果取決于不同選項的組合。因此，只能在實踐中根據(jù)需要探索探究。六實驗心得與體會通過這次對該系統(tǒng)進行matlab仿真，學會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)。充足認識到了理論知識對應用技術的指導性作用，進一步加深了對專業(yè)知識和理論知識的學習和理解，對matla仿真環(huán)境更加熟悉，提高了我們的設計水平和對所學知識的應用能力以及分析問題解決問題的能力，并且培養(yǎng)了團體合作意識，合理分工，使各人特長得到充足發(fā)揮。七參考文獻[1]石辛民.含糊控制及其matlab仿真[M].北京