【導讀】往難以獲得滿意的控制效果。智能控制作為自動控制的嶄新領(lǐng)域，以其先進新穎的。思維為解決這類復雜不確定性問題提供了新的途徑。針對雙容水箱大滯后的特性，數(shù)的作用進行分析，采用模糊控制的方法，對該二階系統(tǒng)進行控制。

　　

【正文】 NM) and(EC is NS) then(U is PM) 11. If(E is NM) and(EC is ZO) then(U is PM) 12. If(E is NM) and(EC is PS) then(U is PS) 13. If(E is NM) and(EC is PM) then(U is ZO) 14. If(E is NM) and(EC is PB) then(U is ZO) 15. If(E is NS) and(EC is NB) then(U is PM) 16. If(E is NS) and(EC is NM) then(U is PM) 17. If(E is NS) and(EC is NS) then(U is PM) 18. If(E is NS) and(EC is ZO) then(U is PS) 19. If(E is NS) and(EC is PS) then(U is ZO) 20. If(E is NS) and(EC is PM) then(U is ZO) 21. If(E is NS) and(EC is PB) then(U is NS) 22. If(E is ZO) and(EC is NB) then(U is PM) 23. If(E is ZO) and(EC is NM) then(U is PM) 24. If(E is ZO) and(EC is NS) then(U is PS) 25. If(E is ZO) and(EC is ZO) then(U is ZO) 26. If(E is ZO) and(EC is PS) then(U is NS) 27. If(E is ZO) and(EC is PM) then(U is NS) 28. If(E is ZO) and(EC is PB) then(U is NM) 29. If(E is PS) and(EC is NB) then(U is PS) 30. If(E is PS) and(EC is NM) then(U is PS) 31. If(E is PS) and(EC is NS) then(U is ZO) 32. If(E is PS) and(EC is ZO) then(U is ZO) 33. If(E is PS) and(EC is PS) then(U is NS) 太原科技大學本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 34 34. If(E is PS) and(EC is PM) then(U is NM) 35. If(E is PS) and(EC is PB) then(U is NM) 36. If(E is PM) and(EC is NB) then(U is ZO). 37. If(E is PM) and(EC is NM) then(U is ZO) 38. If(E is PM) and(EC is NS) then(U is NS) 39. If(E is PM) and(EC is ZO) then(U is NM) 40. If(E is PM) and(EC is PS) then(U is NM) 41. If(E is PM) and(EC is PM) then(U is NB) 42. If(E is PM) and(EC is PB) then(U is NB) 43. If(E is PB) and(EC is NB) then(U is ZO) 44. If(E is PB) and(EC is NM) then(U is ZO) 45. If(E is PB) and(EC is NS) then(U is NM) 46. If(E is PB) and(EC is ZO) then(U is NB) 47. If(E is PB) and(EC is PS) then(U is NB) 48. If(E is PB) and(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 411 規(guī)則編輯器 趙瑞剛：基于模糊算法的雙容水箱液位控制系統(tǒng)研究 35 至此，建立起名為 的文件，完成了模糊控制器結(jié)構(gòu)的整體設(shè)計。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。 Fismat=readfis(‘ mohu2’ ) 把 fis 文件讀到 workspace 里面，實現(xiàn) Simulink 與 fis 文件的連接，為系統(tǒng)仿真做準備。 得到的模糊控制器的輸出曲面如圖 412 圖 412 模糊控制器輸出曲面 模糊控制仿真結(jié)果 其在 Simulink 下的模糊控制仿真圖如圖 413 所示。 圖 413 模糊控制仿真圖 通過模糊控制器得到的仿真曲線如圖 414 所示。圖中曲線的超調(diào)量、調(diào)節(jié)時間都令人滿意。 太原科技大學本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 36 圖 414 模糊控制的仿真曲線 仿真 結(jié)果的 比較與分析 本設(shè)計 采用了 MATLAB 下的 Simulink 工具箱和 Fuzzy 工具箱 ， 進行了 對傳統(tǒng) PID控制的雙容水箱液位和模糊控制的雙容水箱液位 系統(tǒng) 的 仿真，其中系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為 ，仿真的給定水位兩者都為 1。 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。 （ a） (b) 圖 415 傳統(tǒng) PID控制 與模糊控制曲線比較 從圖 415 中可以看出：在相同的條件下， PID控制有較大的超調(diào)量 （約為 10%），且調(diào)節(jié)時間較長（約為 65） 如圖 415（ a）所示 ，模糊控制相對于 PID 控制超調(diào)量趙瑞剛：基于模糊算法的雙容水箱液位控制系統(tǒng)研究 37 明顯降低，且調(diào)節(jié)時間較 PID 短（約為 45） 如圖 415（ b）所示 。 模糊控制 增加了隨機動態(tài)擾動后的仿真曲線如圖 416 所示。 圖 416 增加了隨機動態(tài)擾動后的 模糊控制 仿真曲線 從上面的圖像對比可知，模糊控制能夠使得反應(yīng)時間加快，明顯改善了系統(tǒng)的動態(tài)特性。而在增加了隨機擾動后，系統(tǒng)仍 然能夠保持較好的穩(wěn)態(tài)特性，具有 較強的抗擾動能 力。 在模糊控制過程中，雖然要設(shè)計模糊控制器， 確定模糊控制規(guī)則的算法， 會制定模糊控制規(guī)則，選擇合適的解模糊算法等，但是模糊控制器一旦設(shè)置好后，可以迅速，準確地達到要求。對具有高度非線性、環(huán)境干擾因素大、時延大、沒有明確數(shù)字模型對象的調(diào)節(jié)，效果明顯優(yōu)于其他控制器。當工作條件在大范圍內(nèi)變動時，具有動態(tài)響應(yīng)快、超調(diào)量小和很強的魯棒性等特點。 太原科技大學本科生畢業(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，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)實際情況方便地進行優(yōu)化工作 ,而且 ,所設(shè)計的系統(tǒng)通用性強 ,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。與常規(guī) PID 的比較顯示出了模糊控制優(yōu)越性。 太原科技大學本科生畢業(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 【 1】 潘永湘，楊延西，趙躍 .過程控制與自動化儀表 [M].北京： 機械工業(yè)出版社， 【 2】 王志新，谷云東 .隨機出 、 入水雙容水箱液位控制實驗及被控對象的數(shù)學模型 [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：北京大學出版神社， 2020 【 5】 李國勇，謝克明，楊麗娟 .計算機仿真技術(shù)與 CAD[M].北京：電子工業(yè)出版社， 【 6】 王建華，黃河清 .計算機控制技術(shù) [M].北京：高等教育出版社， 【 7】 劉金琨 .先進 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)大學學報， 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：浙江理工大學學報， 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， 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)計與實驗研究 [J].蘭州交通大學學報， 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驗研究 [J].蘭州交通大學校報， 2020， 28(3) 【 14】 葛薇，朱青 .模糊 PID控制 [J].安徽職業(yè)技術(shù)學院學報， 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：科學出版社， 2020 【 18】 曹弋 .MATLAB教程及實訓 [M].北京：機械工業(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)計算機輔助設(shè)計 MATLAB語言及應(yīng)用 [M].北京：清華大學出版社， 2020 太原科技大學本科生畢業(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 本論文是在導師 李曄老師 的悉心指導下完成的。導師淵博的專業(yè)知識，嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，精益求精的工作作風，誨人不倦的高尚師德，嚴以律己、寬以待人的崇高風范，樸實無華 、平易近人的人格魅力對我影響深遠。不僅使我樹立了遠大的學術(shù)目標、掌握了基本的研 究方法，還使我明白了許多待人接物與為人處世的道理。本論文從選題 、構(gòu)思、資料收集到研究方法以及成文定稿 ，每一步都是在導師的指導下完成的，傾注了導師大量的心血。在此，謹向?qū)煴硎境绺叩木匆夂椭孕牡母兄x！ 本論文的順利完成，離不開各位老師、同學和朋友的關(guān)心和幫助。在此感謝 太原科技大學自動化教研組的各位 老師的指導和幫助 。 最后，向在百忙中抽出時間對本文進行評審并提出寶貴意見的各位 老師 表示衷心地感謝！