MATLAB模糊邏輯工具箱實(shí)例分析——淋浴水溫模型控制

1、MATLAB模糊邏輯工具箱實(shí)例分析淋浴水溫模型控制一.模糊模型的系統(tǒng)分析 本實(shí)驗(yàn)以MATLAB模糊控制箱中的淋浴水溫模型控制為例，結(jié)合simulink的應(yīng)用，講述模糊控制方法在淋浴水溫控制方面的應(yīng)用。 模型shower.mdl是一個(gè)淋浴溫度及水量調(diào)節(jié)的模型控制系統(tǒng)的仿真，該模糊控制器的結(jié)構(gòu)采用雙輸入-雙輸出模糊控制器完成任務(wù)，輸入變量分別是水流量和水溫，輸出變量分別是對(duì)熱水閥和冷水閥的控制方式。二用仿真模型圖觀察系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 模糊控制器工具箱的最大優(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所示的淋浴水溫控制

2、體統(tǒng)的仿真模型圖。 由模型圖可知，“shower”系統(tǒng)通過(guò)調(diào)節(jié)熱水閥（hot water valve）和冷水閥（cold water valve）調(diào)節(jié)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”?？騼?nèi)寫(xiě)著“FIS”，表明已經(jīng)嵌入FIS結(jié)構(gòu)文件。圖2 shower的FIS連接對(duì)話框 用鼠標(biāo)右鍵單擊“ FIS Wizar

3、d”模塊，再單擊彈出菜單中的“Look Under Mask”，就彈出shower系統(tǒng)的FIS詳細(xì)結(jié)構(gòu)圖，如圖3所示圖3 shower系統(tǒng)的FIS詳細(xì)結(jié)構(gòu)圖從圖中可以了解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)則，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MF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

4、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)則觀察器如圖7所示：圖6 曲面示意圖圖7 規(guī)則觀察器（2） 雙擊FIS編輯界面中間的shower規(guī)則模糊框，打開(kāi)模糊規(guī)則編輯器，如圖8所示：圖8 模糊規(guī)則編輯器其模糊規(guī)則有如下九條：1. If (temp is cold) and（flow is soft）then (cold is openSlow)（hot is openFast）(1) 2.If (temp is cold) and（flow is good）then (cold is closeSlow)（h

5、ot is openSlow）(1) 3.If (temp is cold) and（flow is hard）then (cold is closeFast)（hot is closeSlow）(1)4. If (temp is good) and（flow is soft）then (cold is openSlow)（hot is openSlow）(1)5. If (temp is good) and（flow is good）then (cold is steady)（hot is steady）(1)6. If (temp is good) and（flow is hard）the

6、n (cold is closeSlow)（hot is closeSlow）(1)7. If (temp is hot) and（flow is soft）then (cold is openFast)（hot is openSlow）(1)8. If (temp is hot) and（flow is good）then (cold is openSlow)（hot is closeSlow）(1)9.If (temp is hot) and（flow is hard）then (cold is closeSlow)（hot is 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的仿真效果模擬圖圖10 temp scope的仿真效果圖 同時(shí)，通過(guò)改變各隸屬度函數(shù)的參數(shù)以及模糊規(guī)則重新仿真可以觀測(cè)對(duì)控制結(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，我了解了模糊推理系統(tǒng)的仿真全過(guò)程，迅速掌握了simulink工具的使用方法，也加深了對(duì)模糊推理基本概念的