中文翻译-基于模糊控制的MATLAB SIMULINK仿真

中北大学 2013届毕业设计说明书 第 1 页 共 9 页基于模糊控制的 MATLAB SIMULINK仿真摘 要 ： 为 提 高 工 业 上 所 需 温 度 的 控 制 精 度 ， 本 文 介 绍 如 何 设 计 模 糊 控 制 器 ， 以 及如 何 在 具 体 的 模 型 在 MATLAB 中 ， 使 用 模 糊 工 具 箱 和 SIMULINK 在 MTLAB 实 现 参 数的 计 算 机 模 拟 控 制 系 统 。 在 该 系 统 中 ， 通 过 采 用 模 糊 控 制 算 法 对 温 度 实 现 了 很 好的 控 制 ， 并 且 该 系 统 正 处 于 实 际 工 业 电 阻 炉 温 度 控 制 的 应 用 和 试 行 阶 段 ， 也 达 到了 满 意 的 控 制 效 果 。 实 践 表 明 ， 模 糊 控 制 方 法 提 高 了 控 制 的 实 时 性 稳 定 性 和 精 确度 ， 并 且 实 现 了 操 作 过 程 的 简 化 ， 对 于 工 程 实 际 应 用 具 有 较 强 的 借 鉴 意 义 。关 键 词 ： 模糊控制,SIMULINK,MATLAB,仿真中北大学 2013届毕业设计说明书 第 2 页 共 9 页1 介 绍 系 统燃烧城市固体废弃物（垃圾）是一个切实可行的办法，可以减少浪费和进行能源生产。焚烧技术在中国大多市区已被广泛地用来解决固体废物处理问题。目前，在中国传统的 PID 控制策略仍然是主要燃烧控制器工具。但是，这一战略在实践燃烧过程中有很多不足，因为在中国，垃圾分类收集体系尚未建立，燃烧垃圾的散热量和水分含量的变化范围大。PID 控制可能会导致温度没有相应的变化趋势，甚至可能导致逆调节。因此，有必要寻求替代手段来控制燃烧过程的温度。在过去的 10 年中，许多研究已进行了在焚化过程中，一个主要感兴趣的领域是垃圾焚烧的数值模型和实验分析。数值模型可以构造的基础上，流体力学和传热模型，但这通常是使用过于复杂的实时控制。此外，该模型可以帮助建立模糊规则，描述了人类专家的知识和模仿专家处理焚烧过程；这种模式是非常适合的控制对象中存在的非线性和未知结构。最近开发的模糊控制算法，焚烧过程中重点关注了自适应模糊逻辑技术，遗传算法（遗传算法）和神经网络（网络）是用来确定参数的自适应模糊控制系统。一般来说，一个模糊逻辑控制器是一个模糊系统，模糊规则，模糊推理机和装置。测量数据的模糊化转化为一个可以接受的形式的模糊控制器。模糊规则库包含了一套如果-那么规则有关的变量控制输入测量。虽然第一分类行为测量变量的模糊隶属度函数，结果表明基本动作的控制输入在每个规则。模糊推理引擎是一个更合理的行动有关的具体情况，按一定的规则基础。最后，该设备转换为结果的模糊推理的模糊数据，接受设备。自适应模糊控制方法是一种系统的模糊系统的自适应算法和算法可以遗传，神经网络等。图 1 显示的基本配置的自适应模糊控制器。在这项工作中，模糊逻辑自适应因子是用来改善策略焚烧温度控制系统和一个新的修正模型，确定适当的适应性的因素。利用 MATLAB / Simulink 是一种世界通用的语言的科学计算和仿真,并设立的MATLAB 程序,利用 Simulink 仿真是一个系统框图和框图的基础系统级仿真环境,这个环境提供了很多的专业模块库:如 CDMA 参考仿真、数字信号处理器(DSP)模块中北大学 2013届毕业设计说明书 第 3 页 共 9 页库等。是一个动态的系统进行了建模及仿真分析,仿真结果包有以下特点:(1)调用代理模块模块框图是连接到系统的工程,使建模和仿真系统的框图,更全面研究信息系统具有高的开放性。(2)让用户可以自由修改模块的参数,并可以无限的使用所有的MATLAB分析工具具有高互动性。(3)仿真结果可以几乎跟在实验室里显示在图形或数据是一样的。模糊逻辑控制、自动化的发展和未来的策略,在这样的展示中,受到了广泛关注,是一个智能控制部门。它使用语言规则和模糊集进行模糊推理。模糊逻辑控制、自动化的发展和未来的策略,在这样的展示中,受到了广泛关注,是一个智能控制部门。它使用语言规则和模糊集进行模糊推理。为了解决复杂的系统,包括非线性、不确定性和精确的数学模型难以建立的问题,采用模糊控制技术,被广泛使用。温度升高,常采用传统的PID控制算法较不明显的:情况的变化。也将改变系统参数,PID参数需要调整,否则更糟糕的动态特性,控制精度下降:温度偏差大,容易发生的现象,导致积分饱和控制太久了,复膜在同一时间,模糊工具箱和SIMULINK在用MATLAB来实现参数控制系统的计算机仿真技术,促进效率和系统设计的精度。整个系统主要由AT89S51单片机单片机、温度数据采集电路,分析了零交点检测和触发电路、键盘和显示电路、记忆电路(CF卡)、声音、光报警电路、复位电路和相应的控制软件的几个部分。中北大学 2013届毕业设计说明书 第 4 页 共 9 页2 模 糊 控 制 器 设 计理论上,较高的维度的模糊控制器,控制精度高。但较高的维度,控制算法也变得困难。目前广泛使用的非线性控制律的二维模糊控制器将有助于确保系统的稳定性。降低系统的响应过程中。模糊控制器的模糊化、模糊推理、反模糊包括三个部分组成的。模糊语言变量和隶属度函数的确定模糊控制器和双输入、单输出结构、输入语言变量作为温度、变率的误差和误差e,输出变量为工作周期内的改变量。温度误差,在e = t-T t是实际温度,T为温度设置初始值。误差e的基本域是-30 ,+ 30 ,e模糊集合论域X =-6,-5,-4，-3，-2，-1，0,+1,+2 ,+3,+ 4,+ 5,+ 6。误差e的量化因子 = 6 / 30 = 0.2。语言变量E的模糊值分为7个：PB, PM, PS, 0, NS, NM, NB。误差变化率ec的基本论域为-24,+24，模糊集合论域y = -6, -5, -4, -3, -2, -1,0, +1 , +2, +3, +4, +5, +6, 误差变化率 EC的量化因子 = 6 / 24 kec= 0.25。语言变量E的模糊值分为7个：PB, PM, PS, 0, NS, NM, NB。控制输出变量u的基本论域为 -0.6,0.6,在模糊论域Z = -6, -5, -4, -3, -2, -1,0, +1, +2, +3, +4, +5, +6,控制输出变量的量化因数 = 0.6 / 6 = ku0.1。语言变量u的模糊值分为7个：PB, PM, PS, 0, NS, NM, NB。通过实践的经验可知。确定语言变量模糊集的隶属函数来建立语言变量。通过实践的经验。确定语言变量模糊集的隶属函数,从而建立语言变量赋值表。中北大学 2013届毕业设计说明书 第 5 页 共 9 页3 模糊控制规则的设计从以上的讨论焚烧过程中得出，燃烧温度的主要因素是影响燃烧率和热损伤。在以往的研究中，研究人员使用了经典模糊逻辑控制方法控制温度，提出了一些改善的结果在某些特定的条件。经典的模糊控制器，然而，没有适应算法，以规则为基础的描述如果那句，因此，模糊规则不能自动纠正他们。例如，后修复期炉排加热表面特性的变化和速度变化；所有这些变化将使现有的规则库和规则库是无效的，在传统模糊控制器已手动修改使经典控制器工作在新的形势。这是不方便的手动修改频繁操作模式。与传统的模糊控制器，自适应模糊控制器可以避免这些缺点，使系统适应不断变化的条件下自动。模糊控制规则的设计原理是系统输出响应的动态和静态特性的最佳:当误差是大型或更大,选择控制误差的数额尽快消除误差的主要;小,选择控制输入采取防止超调,稳定的系统作为一个起始点。测试基于实际操作经验的基础上分析、归纳，电阻炉温度控制规则表见于表 4 中。表中的 X 表示没有发生的情况。表2.4 模糊控制规则表中包含控制规则的形式可以写在下面的情况:如： IF AND iEjCBTHEN （ i=1,2,7;j=1,2,7） ， 分别是误差、误差变化率及nUC,ijnABC控制变量各自的领域的模糊集。45条规则整体的模糊关系: 4511,2.7;,.ijnRABCij中北大学 2013届毕业设计说明书 第 6 页 共 9 页模糊关系由误差、误差变化率是 输出控制变量由模糊推理规则合成iAjBijUR在论域上,X,Y轴向的所有元素的所有组合报时适量的控制变量的变化,语言的模糊集的方法,采用模糊隶属的最大模糊集合的判断。获得该域名的元素来控制Z值的数量变化,u型。该系统是基于离线计算,我们可以建立模糊控制器表5中查找表。实例计算表明查找表。它的预储存在计算机中存储单元。在实际的控制。模糊控制器的量化的论域首先变化误差和误差对适当的语言变量的领域。结果发现根据量化的模糊控制规则表直接查询得到控制变量。来实现实时控制系统。中北大学 2013届毕业设计说明书 第 7 页 共 9 页4 仿 真 结 果从以上的讨论，焚化过程中，显然，燃烧温度的主要因素是影响燃烧率和热损伤，减少率和经济运行中的锅炉和后果。在以往的研究中，研究人员使用了经典模糊逻辑控制方法煅烧温度，提出了一些改善的结果在某些特定的条件。经典的模糊控制器，然而，没有适应算法，以规则为基础的描述如果那句，因此，模糊规则不能自动纠正他们。例如，后修复期，加热表面特性的变化和/或长度，公羊旅行和运动速度变化炉排；所有这些变化将使现有的规则库和规则库是无效的，在传统模糊控制器已手动修改使经典控制器工作在新的形势。这是不方便的手动修改频繁操作模式。与传统的模糊控制器，自适应模糊控制器可以避免这些缺点，使系统适应不断变化的条件下自动。在Matlab的SIMULINK系统建模和仿真平台是对用户来说,采用灵活的模块组合来创建动态系统的主要特点和精度快速。所以它是一种更有效的方法来获得更好的性能与SIMULINK在复杂非线性系统。Matlab7.0开放运行命令窗口,点击“开始”在左边的角落和“工具箱”。现在模糊逻辑才能被发现。另一种方法:在命令输入“模糊”窗口,然后输入模糊逻辑编辑器和创造了一项新的金融中间人文件,选择“Mamdani”是一个类型的控制器。根据以上分析,模糊论论域范围从e和ec - 6 6而你从0到6点。输入、输出变量可以设定和控制规则表填好了你们输出方式的确定,“如果然后”。图2和图3刻画模糊隶属函数曲线的输入和输出变量。图A显示另一个设置如下。我们控制电阻炉的温度模拟框图如图1所示。下面个图分别为模糊控制仿真参数设置过程。图3.1 模糊复合参数的控制器的仿真模型中北大学 2013届毕业设计说明书 第 8 页 共 9 页5 结 论以上分析表明，控制质量的模糊自适应控制器优于经典的模糊控制器，自适应因子的控制规则可以提高控制质量的焚烧系统，和校正算法可以优化值自适应因子的仿真结果，可以看出，这种方法可以使控制系统中干扰的响应时间和使系统快速稳定。这种方法也被成功地用于在一个应用程序。本文介绍了模糊控制的电阻炉的温度控制系统,与实践表明,该模糊控制方法可提高实时控制、稳定性和准确性,并简化了操作过程的实现。目前,该系统在实用的工业应用的温度控制和试验阶段。取得了较好效果。中北大学 2013届毕业设计说明书 第 9 页 共 9 页参考文献1 Pan Xinmin, Wang Yanfang. Micro-computer control technology M. Beijing: Electronic Industry Press. 2003.pp:278-2992 Xianghong Tang, Hengli Xue,Xuefeng Zheng, MA TLAB and application in the course of electronic information, Beijing: Electronic Industry Press,2006,pp. 275-291.3 Zhu J