【正文】 nd(EC is PM) then(U is NB) 49. If(E is PB) and(EC is PB) then(U is NB) 規(guī)則編輯器如圖 411所示。 圖 415 為傳統(tǒng) PID 控制與模糊控制 的仿真曲線比較 ,其中圖 415（ a）為傳統(tǒng) PID 控制得到的曲線，圖 415（ b）為模糊控制得到的曲線。 太原科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 38 趙瑞剛：基于模糊算法的雙容水箱液位控制系統(tǒng)研究 39 結(jié)束語 模糊控制在自動控制領(lǐng)域中正不斷的發(fā)展，有其特有的優(yōu)點(diǎn)，利用現(xiàn)有的經(jīng)典控制技術(shù)（如 PID 控制）存在著較大的困難，本文引入了模糊控制技術(shù)來解決這個難題，結(jié)果表明利用此技術(shù)能大大縮短編程工作量，對被控制對象的輸入輸出模糊變量的量化論域，語言變量、參數(shù)、隸屬函數(shù)及其控制規(guī)則等 ,均可根據(jù)實(shí)際情況方便地進(jìn)行優(yōu)化工作 ,而且 ,所設(shè)計的系統(tǒng)通用性強(qiáng) ,能非常形象直觀地看到輸入輸出模糊變量之間的對應(yīng)關(guān)系。 最后，向在百忙中抽出時間對本文進(jìn)行評審并提出寶貴意見的各位 老師 表示衷心地感謝！ 。 太原科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 40 趙瑞剛：基于模糊算法的雙容水箱液位控制系統(tǒng)研究 41 參考文獻(xiàn) 【 1】 潘永湘，楊延西，趙躍 .過程控制與自動化儀表 [M].北京： 機(jī)械工業(yè)出版社， 【 2】 王志新，谷云東 .隨機(jī)出 、 入水雙容水箱液位控制實(shí)驗(yàn)及被控對象的數(shù)學(xué)模型 [J].化工自動化及儀表， 2020， 33 【 3】 孫志毅，李虹，陳志梅，趙志誠 .控制工程基礎(chǔ) [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 【 4】 張井崗 .過程控制與自動化儀表 [M].北京：北京大學(xué)出版神社， 2020 【 5】 李國勇，謝克明，楊麗娟 .計算機(jī)仿真技術(shù)與 CAD[M].北京：電子工業(yè)出版社， 【 6】 王建華，黃河清 .計算機(jī)控制技術(shù) [M].北京：高等教育出版社， 【 7】 劉金琨 .先進(jìn) PID控制及其 MATLAB仿真 [M].北京：電子工業(yè)出版社， 2020 【 8】 梁穎杏，周永華，黃煒 .基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的三容水箱液位控制系統(tǒng)辨識 [J].湖南：湖南工業(yè)大學(xué)學(xué)報， 2020， 21(5) 【 9】 蘇潔，任佳，潘海鵬，武海濤 .基于 DCS平臺的水箱液位控制系統(tǒng)的模糊控制算法 [J].浙江：浙江理工大學(xué)學(xué)報， 2020， 26(4) 【 10】 王志新，谷云東，李洪興 .單水箱液位控制系統(tǒng)的模糊推理建模及仿真 [J].模糊系統(tǒng)與數(shù)學(xué)， 2020， 21(2) 【 11】 侯濤，董海鷹 .基于 THJ3型的二容水箱模糊控制器設(shè)計與實(shí)驗(yàn)研究 [J].蘭州交通大學(xué)學(xué)報， 2020(6) 【 12】 齊建玲，李葉紫，蔡文龍 .一種模糊神經(jīng) PID控制器的設(shè)計 [J].機(jī)床液壓， 2020(30) 【 13】 侯濤 .神經(jīng) PID控制在雙容水箱液位控制的實(shí)驗(yàn)研究 [J].蘭州交通大學(xué)校報， 2020， 28(3) 【 14】 葛薇，朱青 .模糊 PID控制 [J].安徽職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報， 2020， 4(911) 【 15】 葛薇，朱青 .基于 MATLAB/Simulink下的模糊自適應(yīng) PID在鍋爐汽包水位控制中的應(yīng)用 [J].控制與傳動， 2020， 3(4849) 【 16】 王海英，袁麗英，吳勃 .控制系統(tǒng)的 MATLAB仿真與設(shè)計 [M].北京：高等教育出版社， 2020 【 17】 胡壽松 .自動控制原理 .第四版 [M].北京：科學(xué)出版社， 2020 【 18】 曹弋 .MATLAB教程及實(shí)訓(xùn) [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2020 【 19】 王正林 .過程控制與 Simulink應(yīng)用 [M].北京：電子工業(yè)出版社， 2020 【 20】 躠定宇 .控制系統(tǒng)計算機(jī)輔助設(shè)計 MATLAB語言及應(yīng)用 [M].北京：清華大學(xué)出版社， 2020 太原科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 42 趙瑞剛：基于模糊算法的雙容水箱液位控制系統(tǒng)研究 43 致 謝 本論文是在導(dǎo)師 李曄老師 的悉心指導(dǎo)下完成的。 模糊控制 增加了隨機(jī)動態(tài)擾動后的仿真曲線如圖 416 所示。雙擊 Fuzzy Logic Controller 模塊，在 Parameters 中輸入上面所建立的 文 件名，在 MATLAB 的命令窗口中輸入以下兩條命令： Readfis。 打開 FIS editor 的下拉菜單 edit，在 Add Variable 中分別添加模糊控制器的輸入變量 E和 EC，輸出變量 。 太原科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 28 圖 44 加入比例環(huán)節(jié)后的曲線 由圖 9 知系統(tǒng)超調(diào)量較小，調(diào)節(jié)時間為 120s 左右，但是存在較大的穩(wěn)態(tài)誤差為 左右，由前面分析欲減小穩(wěn)態(tài)誤差需加入積分環(huán)節(jié)，設(shè) P 為 ， 為 ，此時系統(tǒng)階躍響應(yīng)圖如圖 45。則根據(jù)物料平衡對水箱 1有： 拉式變換得： 對水箱 2： 太原科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 26 拉式變換得： 則對象的傳遞函數(shù)為： 其中 為 水箱 1的時間常數(shù)， 水箱 2的時間常數(shù)， K 為雙容對象的放大系數(shù)。該方法既突出了主要信息，又兼顧了其它的信息，所以顯得較為貼近實(shí)際情況，因而應(yīng)用較為廣泛。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是能夠突出主要信息，簡單易行，其缺點(diǎn)是概括的信息量較少。 對于有兩個輸入變量 E 和 EC，一個輸出變量 U 的模糊控制器，通常它所取模糊子集總數(shù)s=(2n+1)為 5 到 7 為宜。因此在模糊控制中，模糊控制規(guī)則也就是模糊條件句。太原科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 20 控制輸出 U的論域?yàn)?[64， 64]，則各比例因子計算如式（ 34）所示。圖 34為 所定義的高斯形隸屬函數(shù)。 趙瑞剛：基于模糊算法的雙容水箱液位控制系統(tǒng)研究 17 表 31 模糊控制規(guī)則表 U EC NB NM NS ZO PS PM PB E NB PB PB PB PB PM PM ZO NM PB PB PB PB PM PM ZO NS PM PM PM PM ZO ZO NS ZO PM PM PS ZO NS NS NM PS PS PS ZO NM NM NM NM PM ZO ZO NM NB NB NB NB PB ZO ZO NM NB NB NB NB 隸屬函數(shù)的分類和確定原則 按照隸屬函數(shù)所描述的曲線形狀，可大致分為以下幾種類型： （ 1） 三角形隸屬函數(shù) (triangle membership function,trimf) 由三個參數(shù) 來描述，且 ， 如式（ 31）所示。由于模糊控制器 的控制規(guī)則是根據(jù)人的拖動控制規(guī)則提出的，而人通常對誤差最敏感，其次是誤差的變化，所以通常選擇誤差和誤差的變化為模糊控制器的輸入變量，輸出量一般選擇控制量的變化。 近年來，智能控制技術(shù)在國內(nèi)外已有了較大的發(fā)展，已進(jìn)入了工程化，實(shí)用化的階段。國內(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（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。 表 24 ZieglerNichols法參數(shù)整定公式 控制規(guī)律 比例度 積分時間 微分時間 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 模糊控制簡介 1965年，美國加州大學(xué)自動控制系統(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，開辟了解決模糊問題的科學(xué)途徑； 1974年，英國倫敦大學(xué)的 E. H. Mamdani首先獎模糊理論成功用于鍋爐和蒸汽機(jī)的控制。對有些控制對象，控制過程進(jìn)行較快，難以從記錄曲線上找出衰減比。 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 過大或 過長引起的，但兩者是有區(qū)別的： 過大，曲線漂浮較大，變化不規(guī)則， 過長，曲線帶有振蕩分量，接近給定值很緩慢。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（論文） 10 再畫控制過程曲線，經(jīng) 過 反復(fù)湊試直到控制系統(tǒng) 符合動態(tài)過程品質(zhì)要求為止，這時的 和 就是最佳值。 figure,hold on for i=1:length(Td) Gc=tf([5*Td(i),5,1],[5,0])。t=0:2:100。inputdelay39。 （ 3）微分（ D）調(diào)節(jié)作用 微分作用反映系統(tǒng)偏差信號的變化率，具有預(yù)見性，能預(yù)見偏差變化的趨勢，因此能產(chǎn)生超前的控制作用，在偏差還沒有形成之前，已被微分調(diào)節(jié)作用消除。 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。 PID 控制原理 當(dāng)今的自動控制技術(shù)絕大多數(shù)部分是基于反饋。 MATLAB 軟件簡介 本文所有被控過程的仿真模型及仿真程序均基于美國 Mathworks公司出品的MATLAB軟件進(jìn)行，下面對該軟件作簡單介紹。 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。 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（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 auto