【正文】 吉林化工學院畢業(yè)設計 模糊控制在液位控制中的仿真應用設計 Simulation Design Based on Fuzzy Controller in Liquid Level Control 學生學號： 09510441 學生姓名： 霍可棟 專業(yè)班級： 自動 0904 指導教師： 呂春蘭 職 稱： 副教授 起止日期： ～ 吉 林 化 工 學 院 Jilin Institute of Chemical Technology吉林化工學院畢業(yè)設計 說 明書 I 摘 要 本 次設計 主要論述了應用模糊控制理論控制水箱 液 位 ，詳盡的介紹模糊控制理論的相關知識，提出水箱 液位模糊 控制的 方案， 建立基于水箱水位的數學模型 并用 MATLAB進行仿真設計 。 首先根據雙容水箱的系統(tǒng)結構，通過計算得到數學模型的傳遞函數；然后 利用 Matlab工具箱設計模糊控制器 ， 具體包括以下 三 步：（ 1）確定模糊控制器的結構；（ 2）輸入輸出的模糊化；（ 3）模糊推理決策算法設計 ；最后分別用常規(guī) PID控制與模糊控制對雙容水箱系統(tǒng)仿真。 通過常規(guī) PID 控制與模糊控制仿真結果的對比， 我們能看出模糊控制較傳統(tǒng)的 PID 控制來講具有響應速度快、適應性較強，即魯棒性好、超調量小穩(wěn)定時間較長等優(yōu)點，顯示出 很強的抗干擾 性能。 關鍵詞： 水位控制；模糊控制 器 ； 模糊規(guī)則 。 FIS 模糊控制在液位控制中的仿真應用設計 II Abstract This paper is primarily on the applied fuzzy control theory control level in the reservoir system, first introduced in detail the fuzzy control theory of knowledge, and Then put forward to realize the control of the water level in the water tank scheme using fuzzy theory,finally simulation design of mathematical model of fuzzy controller with MATLAB based on the water tank water level . Firstly, according to the system structure of double tank, transfer function is obtained through the calculation of mathematical model. Then use the Matlab toolbox to design the fuzzy controller, including the following three steps: (1)Determine the structure of fuzzy controller。 (2)Fuzzy input and output。 (3)Design of fuzzy reasoning and decision algorithms. Finally, by using the MATLAB fuzzy logic toolbox and SIMULINK bination function,Compare the simulation result of conventional PID control and fuzzy control for dualtank system. By contrast to conventional PID control and fuzzy control simulation results, we can see the fuzzy control over the conventional PID control with fast response, strong adaptability, robustness, and overshoot advantages of a small stable for a long time, showing the expected good steady performance. Key Words： Level control。 Fuzzy controller。 Fuzzy rules。 FIS 吉林化工學院畢業(yè)設計 說 明書 III 目 錄 摘 要 .................................................................................................................................. I Abstract ...................................................................................................................................II 第一章 緒論 ........................................................................................................................... 1 模糊控制 水箱水位系統(tǒng)概述 ................................................................................... 1 模糊控制理論簡介 ................................................................................................... 1 模糊控制理論的產生、發(fā)展及現狀 ............................................................. 1 模糊控制理論運用于水箱水位系統(tǒng)控制的意義 .......................................... 2 仿真建模工具軟件 MATLAB／ SIMULINK 簡介 .................................................. 2 本文的主要任務及內容安排 ................................................................................... 4 第二章 模糊理論及模糊控制基礎 ........................................................................................ 6 模糊理論基礎 ........................................................................................................... 6 從經典集合到模糊集合的轉變 ..................................................................... 6 模糊集合的基本概念 .................................................................................... 8 模糊集合的基本運算 .................................................................................. 11 模糊控制 的 基礎 知識 ............................................................................................. 13 模糊控制 的一般概念 .................................................................................. 14 模糊控制的回顧和展望 .............................................................................. 15 模糊控制系統(tǒng)的結構 .................................................................................. 15 本章小結 ................................................................................................................ 20 第三章 水箱水位模糊控制器的建立 .................................................................................. 22 雙容水箱的動態(tài)分析與建模 ................................................................................. 22 Matlab 下模糊控制器的設計 ................................................................................. 25 確定模糊控制器的結構 .............................................................................. 25 輸入輸出的模糊化 ...................................................................................... 26 模糊推理決策算法設計 .............................................................................. 27 本章小結 ................................................................................................................ 30 第四章 利用 MATLAB 對水箱水位系統(tǒng)進行仿真建模 .................................................... 31 水箱水位模糊推理系統(tǒng) （ FIS） 的建立 ................................................................ 31 模糊規(guī)則的建立 ..................................................................................................... 33 對 SIMULINK 模型控制系統(tǒng)的構建 .................................................................... 36 Matlab 對水箱液位的仿真設計 ............................................................................. 37 模糊控制在液位控制中的仿真應用設計 IV 常規(guī) PID對液位模型的仿真 ...................................................................... 37 模糊控制對液位模型的仿真 ....................................................................... 38 混合式模糊控制對液位的仿真 ................................................................... 39 干擾后常規(guī) PID 與模糊控制仿真對比 ....................................................... 40 本章小結 ............................................................................