【正文】 此即彼”的清晰概念，無(wú)法真實(shí)處理這類沒(méi)有明確邊界的現(xiàn)象，而以模糊集合為基礎(chǔ)的模糊數(shù)學(xué)則表現(xiàn)出很大的優(yōu)越性，可恰當(dāng)描述“亦此亦彼 ” 的模糊概念，因此在進(jìn)行控制時(shí)不需知道對(duì)象的精確數(shù)學(xué)模型，而只利用已有的專家知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，對(duì)復(fù)雜的系統(tǒng)或過(guò)程建立一種語(yǔ)言分析的數(shù)學(xué)模式，使入的自然語(yǔ)言直接轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)能接受的算法語(yǔ)言，尤其適合非線性、 時(shí)變、大滯后的復(fù)雜過(guò)程系統(tǒng)。國(guó)內(nèi)如今已在模糊控制器的定太原科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 義、性能、算法、魯棒性、電路實(shí)現(xiàn)方法、穩(wěn)定性、規(guī)則自調(diào)整等方面取得了令人矚目的成果。 1992年， IEEE召開(kāi)了第一屆關(guān)于模糊系統(tǒng)的國(guó)際會(huì)議 (以后每年舉行一次 )，并于次年創(chuàng)辦了?？?IEEE Translation on Fuzzy System，促進(jìn)了模糊理論和應(yīng)用進(jìn)一步向深度和廣度發(fā)展。 表 24 ZieglerNichols法參數(shù)整定公式 控制規(guī)律 比例度 積分時(shí)間 微分時(shí)間 P K( ) PI ( ) PID ( ) 趙瑞剛：基于模糊算法的雙容水箱液位控制系統(tǒng)研究 13 第 3 章 模糊控制概述 模糊控制簡(jiǎn)介 1965年，美國(guó)加州大學(xué)自動(dòng)控制系統(tǒng) L. A. Zaden教授把經(jīng)典集合與 J. Lukasiewicz的多值邏輯融為一體，創(chuàng)立了模糊集合理論，開(kāi)辟了解決模糊問(wèn)題的科學(xué)途徑； 1974年，英國(guó)倫敦大學(xué)的 E. H. Mamdani首先獎(jiǎng)模糊理論成功用于鍋爐和蒸汽機(jī)的控制。這種方法簡(jiǎn)單，應(yīng)用比較廣泛。對(duì)有些控制對(duì)象，控制過(guò)程進(jìn)行較快，難以從記錄曲線上找出衰減比。這時(shí)就不能只注意調(diào)節(jié)器參數(shù)的整定，而是要檢查與調(diào)校其它儀表和環(huán)節(jié)。 表 21 經(jīng)驗(yàn)法 參數(shù)整定 公式 控制規(guī)律 比例 P 積分 微分 溫度 T 2060% 18060s 3180s 壓力 P 3070% 24180s 液位 L 2080% 60300s 流量 L 40100% 660s ② 在湊試過(guò)程中，若發(fā)現(xiàn)被控量變化緩慢，不能盡快達(dá)到穩(wěn)定值，這是由于 過(guò)大或 過(guò)長(zhǎng)引起的，但兩者是有區(qū)別的： 過(guò)大，曲線漂浮較大，變化不規(guī)則， 過(guò)長(zhǎng)，曲線帶有振蕩分量，接近給定值很緩慢。但花時(shí)間較多。若曲線不夠理想，可改變 或 ，太原科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 再畫(huà)控制過(guò)程曲線，經(jīng) 過(guò) 反復(fù)湊試直到控制系統(tǒng) 符合動(dòng)態(tài)過(guò)程品質(zhì)要求為止，這時(shí)的 和 就是最佳值。 在 MATLAB 中建立對(duì)象的傳遞函數(shù) PID 參數(shù)的 整定 方法 概述 采用 PID 控制器時(shí)， 關(guān)鍵的問(wèn)題就是確定 PID 控制器中比例度 、積分時(shí)間 和微分時(shí)間 。 figure,hold on for i=1:length(Td) Gc=tf([5*Td(i),5,1],[5,0])。 step(G,t) end 得圖形如圖 23 所示。t=0:2:100。 Figure,hold on for i=1:length(P) G=feedback(P(i)*sys,1)。inputdelay39。此外，微分反應(yīng)的是變化率，而當(dāng)輸入沒(méi)有變化時(shí)，微分作用輸出為零。 （ 3）微分（ D）調(diào)節(jié)作用 微分作用反映系統(tǒng)偏差信號(hào)的變化率，具有預(yù)見(jiàn)性，能預(yù)見(jiàn)偏差變化的趨勢(shì)，因此能產(chǎn)生超前的控制作用，在偏差還沒(méi)有形成之前，已被微分調(diào)節(jié)作用消除。因?yàn)橛姓`差，積分調(diào)節(jié)就進(jìn)行，直至無(wú)差，積分調(diào)節(jié)停止，積分調(diào)節(jié)輸出一個(gè)常值。 圖 21 傳統(tǒng) PID控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 其中 PID 控制器由比例單元（ P）、積分單元（ I）和微分單元（ D）組成。 在過(guò)去的幾十年里， PID 控制，即比例 積分 微分控制在工業(yè)控制中得到了廣泛的應(yīng)用。 PID 控制原理 當(dāng)今的自動(dòng)控制技術(shù)絕大多數(shù)部分是基于反饋。 圖 11 MATLAB軟件界面 太原科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 趙瑞剛：基于模糊算法的雙容水箱液位控制系統(tǒng)研究 5 第 2 章 傳統(tǒng) PID 概述 PID 控制是過(guò)程控制領(lǐng)域中應(yīng)用最廣泛、生命力最強(qiáng)的控制策略之一。 MATLAB 軟件簡(jiǎn)介 本文所有被控過(guò)程的仿真模型及仿真程序均基于美國(guó) Mathworks公司出品的MATLAB軟件進(jìn)行，下面對(duì)該軟件作簡(jiǎn)單介紹。 近年來(lái)，國(guó)內(nèi)也開(kāi)始重視起智能控制理論的應(yīng)用研究，分別于 199 1997 年在北京、西安召開(kāi)了“全球華人智能控制與智能自動(dòng)化大會(huì)”。 1965 年，著名的美籍華裔科學(xué)家傅就孫教授（ K. S. Fu）將啟發(fā)推理規(guī)則用于學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)，被視為智能控制理論發(fā)展的萌芽階段； 1967 年，美國(guó)科學(xué)家 Leondes正式提出了“智能控制”（ Intelligent Control）概念，真正促成了智能控制產(chǎn)生與發(fā)展。 自美國(guó)數(shù)學(xué)家 Weiner 在上世紀(jì)四十年代創(chuàng)立控制論以來(lái)，自動(dòng)控制理論 已歷經(jīng)了經(jīng)典控制理念和現(xiàn)代控制理論兩個(gè)重要階段，目前正處于智能控制理論的發(fā)展和興盛階段。 關(guān) 鍵字： 雙容水箱 大滯后系統(tǒng) 模糊控制 二階系統(tǒng) MATLAB Simulink 太原科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） II 趙瑞剛：基于模糊算法的雙容水箱液位控制系統(tǒng)研究 III A Study on the Liquid Level Control System of Double Watertank Founded on Fuzzy Calculation Abstract Industry process control system widely adopts the PID control, which has simple structure and strong adaptability. However, whit the development of production level and science and technology, and the increasing largesize and plication of modern control system, the mon PID control is often difficult to achieve the satisfactory control effect. Here, intelligent control, as a fresh field of automation control, provides the new approaches to solve these kinds of plicate and uncertain problems with advance and creative thoughts. It is controlled in fuzzy to the double watertank’s hysteresis. First, the function of each system parameter in fuzzy control is analyzed. The secondorder system is controlled in the method of adjusting system control capacity and fuzzy control. Finally, under the MATLAB, the system’s targets such as stability, response speed, are analyzed with Fuzzy workbox and Simulink simulation technique. Keywords: Double watertank Hysteresis system Fuzzy control Secondorder system MATLAB Simulink 太原科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） IV 趙瑞剛：基于模糊算法的雙容水箱液位控制系統(tǒng)研究 V 目 錄 第 1章 引言 ........................................................ 1 研究背景 .................................................... 1 智能控制的發(fā)展現(xiàn)狀 .......................................... 2 MATLAB 軟件簡(jiǎn)介 ............................................. 2 第 2章 傳統(tǒng) PID 概述 ................................................ 5 PID 控制原理 ................................................ 5 比例、積分和微分項(xiàng)對(duì)系統(tǒng)性能影響分析 ....................... 6 比例作用 .............................................. 6 積分作用 .............................................. 7 微分作用 .............................................. 8 PID 參數(shù)的整定方法概述 ...................................... 9 經(jīng)驗(yàn)法 ................................................ 9 衰減曲線法 ........................................... 11 臨界比例度法 ......................................... 11 ZieglerNichols 法 ................................... 12 第 3章 模糊控制概述 ............................................... 13 模糊控制簡(jiǎn)介 ............................................... 13 模糊控制研究的目的和意義 .................................. 14 模糊控制原理 .............................................. 15 模糊控制器的設(shè)計(jì) .......................................... 16 選擇輸入輸出變量的詞集 ............................... 16 隸屬函數(shù)的分類和確定原則 ............................. 17 確定量的模糊化 ....................................... 19 建立模糊控制規(guī)則 ..................................... 20 模糊推理 ............................................. 21 清晰化 ............................................... 22 第 4章 仿真結(jié)果與分析 ............................................. 25 被控對(duì)象的分析與建模 ..................