【正文】 用了當前流行的吉林化工學院畢業(yè)設計 說 明書 5 仿真軟件 MATLAB/SIMULINK，進行仿真建 模生成軟件模型進行仿真調(diào)試，以期達到掌握參數(shù)，控制精度，動態(tài)特性等指標的比較結(jié)果的目的。 Simulink 支持線性和非線性系統(tǒng)，能夠在連續(xù)時間域、離散時間域或兩者的混合時間域里進行建模仿真，它同樣支持具有多種采樣速率的系統(tǒng)；與傳統(tǒng)的仿真軟件包用微分方程和差分方程建模相比， Simulink 提供了一種圖形化的交互環(huán)境，只需用鼠標拖動便可迅速建立系統(tǒng)框圖模型，甚至不需要編寫一行代碼；它和 MATLAB 無縫結(jié)合，使其能夠直接利用 Matlab 豐富的資源和強大的科學計算功能；另外， Simulink 在系統(tǒng)仿真領(lǐng)域已得到廣泛的承認和應用，許多專用的仿真系統(tǒng) 都支持 Simulink 模型，這非常有利于代碼的重用和移植。 Simulink 是一個基于 MATLAB 平臺用來對動態(tài)系統(tǒng)進行建模、仿真和分析的面向結(jié)構(gòu)圖方式的仿真環(huán)境，是 MathWorks 公司在 1990 年為 版本推出的新的圖形輸入與仿真工具，起初定名為 SIMULAB，但因其與著名的 SIMULA 軟件名類似，故在 1992 年正式更名為 Simulink，它是動態(tài)系統(tǒng)仿真領(lǐng)域中最為著名的集成仿真環(huán)境之一。由于該軟件的使用極其容易，且提供了豐富的矩陣處理功能，所以很快就吸引了控制領(lǐng)域研究人員的注意力，并在它的基礎(chǔ)上開發(fā)了專門的控制理論 CAD 應用程序集（又稱為工具箱），使之很快地在國際控制界流行起來，目前它已經(jīng)成為國際控制界最流行的語言。 模糊控制理論以其非線性控制、高穩(wěn)定性、較好的 “ 魯棒性 ” 、對過程參數(shù)改變不靈敏 、 參數(shù)自調(diào)整功能等眾多經(jīng)典 PID 控制所不具 備的特點能很好的克服以上所列的困難。 （２） 由環(huán)境溫度的不斷變化給系統(tǒng)帶來的不確定性。 模糊控制在液位控制中的仿真應用設計 2 我國模糊控制理論及其應用方面的研究工作是從 1979 年李寶綬，劉志俊等對模糊控制器性能的連續(xù)數(shù)字仿真研究開始的，大多數(shù)是在著名的高等院校和研究所中進行理論研究，如對模糊控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、模糊推理算法、模糊語言和模糊文法、自學習或自組織模糊控制器，以及模糊控制穩(wěn)定性問題等的研究，而其成果主要集中應用于工業(yè)爐窯、機床及造紙機等的控制。 目前，模糊理論及其應用愈來愈受到人們的歡迎， 在學術(shù)界也受到不同專業(yè)研究工作者的重視，在化工、機械、冶金、工業(yè)爐窯、水處理、食品生產(chǎn)等多個領(lǐng)域中發(fā)揮著重要的作用。 1974 年，扎德又進行模糊邏輯推理的研究。因此基于知識規(guī)則的模糊控控制理論在其應用中就有了理論和現(xiàn)實意義 [2]。而隨著我國工業(yè)自動化程度的提高，規(guī)模的擴大，在工程中液位控制的計算機控制得到越來越多的應用。 (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。 通過常規(guī) PID 控制與模糊控制仿真結(jié)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(diào)量小穩(wěn)定時間較長等優(yōu)點，顯示出 很強的抗干擾 性能。 首先根據(jù)雙容水箱的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，通過計算得到數(shù)學模型的傳遞函數(shù)；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(jié)構(gòu)；（ 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。 (2)Fuzzy input and output。 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(chǎn)生、發(fā)展及現(xiàn)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(nèi)容安排 ................................................................................... 4 第二章 模糊理論及模糊控制基礎(chǔ) ........................................................................................ 6 模糊理論基礎(chǔ) ........................................................................................................... 6 從經(jīng)典集合到模糊集合的轉(zhuǎn)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(chǔ) 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(jié)構(gòu) .................................................................................. 15 本章小結(jié) ................................................................................................................ 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(jié)構(gòu) .............................................................................. 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(jié) ................................................................................................................ 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(gòu)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(jié) ................................................................................................................ 42 結(jié) 論 ....................................