2021年MATLAB模糊逻辑工具箱实例分析——淋浴水温模型控制教学文案

1、 |精.|品.|可.|编.|辑.|学.|习.|资.|料. * | * | * | * | |欢.|迎.|下.|载. MATL AB 模 糊 逻 辑 工 具箱 实 例 分 析 淋 浴水 温 模 型 控 制第 1 页，共 10 页MATLAB模糊规律工具箱实例分析淋浴水温模型掌握一. 模糊模型的系统分析本试验以 MATLAB模糊掌握箱中的淋浴水温模型掌握为例，结合simulink的应用，叙述模糊掌握方法在淋浴水温掌握方面的应用； |精.|品.|可.|编.|辑.|学.|习.|资.|料. * | * | * | * | |欢.|迎.|下.|载. 模型 shower.mdl是一个淋浴温度及水量调剂的模型

2、掌握系统的仿真，该模糊掌握器的结构采纳双输入- 双输出模糊掌握器完成任务，输入变量分别是水流量和水温，输出变量分别是对热水阀和冷水阀的掌握方式；二用仿真模型图观看系统结构模糊掌握器工具箱的最大优点之一是能够直接将模糊系统放入simulink中并在仿真环境中测试它们；在 MATLAB主窗口中，键入shower，回车便弹出如图1 所示的淋浴水温掌握体统的仿真模型图；flow scopeMux Mux 5flow setpointhot water valvecold water valveMux Mux2temp scopefu flow ratefu tempMux Mux 4temp setp

3、ointflow errortemp errorDemuxMuxDemuxoutFuzzy Logic ControllerMux 3inTo Workspace1To Workspace第 2 页，共 10 页由模型图可知，“shower”系统通过调剂热水阀（ hot watervalve ）和冷水阀（ cold water valve）调剂水流量（ flow rate）和水温（ temp）；输出用示波器显示，通过示波器上的图形可以清晰地看到温度和水流量跟踪目标要求的性能； |精.|品.|可.|编.|辑.|学.|习.|资.|料. * | * | * | * | |欢.在 shower 模型图

4、上，用鼠标右键单击“ FuzzyLogicController”模块，再单击弹出菜单中的“Look Under Mask ”就弹出如图 2 的对话框，它的“FIS Wizard ”模框内写着“FIS”，说明已经嵌入 FIS 结构文件；|迎.|下.|载. 1In 1FISFIS Wizard1Out 1图 2 '"shower"的 FIS 连接对话框用鼠标右键单击“FIS Wizard”模块，再单击弹出菜单中的 “ Look Under Mask ”，就弹出shower 系统的 FIS具体结构图，如图 3 所示Input MFRuleemux1In 1Demutemp

5、Input MFRule1RuleemuxmaxCOADefuzzification1flowRule2AggMethod1RuleemuxOutput MFRule3maxCOAcoldRuleemuxDefuzzification2Output MFRule4AggMethod2hotRuleemuxRule5RuleRule6emuxTotal Firing Strength>Zero Firing Strength. 0-C-MidRangeSwitch1Out 1emuxRuleRule7emuxRuleRule8emuxRuleRule9图 3shower 系统的 FIS 具

6、体结构图第 3 页，共 10 页从图中可以明白shower 模糊系统的 FIS 基本结构，它有两个输入（ flow rate和 temp）、九条规章，比较形象，直观；三 FIS 结构文件分析（ 1）在 MATLAB主窗口中键入fuzzy shower，回车弹出shower 的 |精.|品.|可.|编.|辑.|学.|习.|资.|料. * | * | * | * | |欢.|迎.|下.|载. FIS 编辑器，如图4 所示：图 4FIS 编辑器在 FIS编辑器界面上，分别双击两输入temp和 flow两输出（ cold和 hot ），得出MF 编辑器，逐次单击图中的隶属度函数 图线，如图 5 所示：

7、图 5MF 编辑器第 4 页，共 10 页近而可得到图线的参数设置，列表如下； |精.|品.|可.|编.|辑.|学.|习.|资.|料. * | * | * | * | |欢.|迎.|下.|载. 分别单击 View 下拉菜单中的Surface和 Rules 选项得到如下的模糊输入输出曲面示意图6 和规章 观看器如图 7 所示：图 6 曲面示意图第 5 页，共 10 页 |精.|品.|可.|编.|辑.|学.|习.|资.|料. * | * | * | * | |欢.|迎.|下.|载. 图 7 规章观看器（ 2）双击 FIS编辑界面中间的shower 规章模糊框，打开模糊规章编辑器，如图 8 所示：图

8、 8 模糊规章编辑器其模糊规章有如下九条：第 6 页，共 10 页 |精.|品.|可.|编.|辑.|学.|习.|资.|料. * | * | * | * | |欢.|迎.|下.|载. 1. If temp is cold and（flow is soft） then cold is openSlow（hotis openFast）12.If temp is cold and（ flow is good）then cold is closeSlow（hotis openSlow ）13.If temp is cold and（flow is hard） then cold is closeFast

9、（ hotis closeSlow） 14. If temp is good and（flow is soft） then cold is openSlow（hot is openSlow ）15. If temp is good and（ flow is good） then cold is steady（ hot is steady ） 16. If temp is good and（ flow is hard） then cold is closeSlow（ hot is closeSlow） 17. If temp is hot and（ flow is soft） then cold

10、 is openFast（ hot is openSlow ）18. If temp is hot and（ flow is good） then cold is openSlow（ hot is closeSlow） 19. If temp is hot and（flow is hard）then cold is closeSlow（hot is closeFast） 1四系统仿真在 shower 模型图界面上，单击simulation下拉菜单中的 start选项完成仿真工作，得到如图9，图 10 所示的波形：第 7 页，共 10 页 |精.|品.|可.|编.|辑.|学.|习.|资.|料. * | * | * | * | |欢.|迎.|下.|载. 图 9flow scope 的仿真成效模拟图图 10temp scope 的仿真成效图同时，通过转变各隶属度函数的参数以及模糊规章重新仿真可以观测对掌握结果的影响；第 8 页，共 10 页五总结通过运行和观测MATLAB中的模糊模型仿真示例，我明白了模糊推 理系统的仿真全过程，快速把握了simulink工具的使用方法，也加深了对模糊推理基本概念的懂得；在此后的学习中，在运行示例的 |精.|品.|可.|编.|辑.|学.|习.|资.|料. * | * | * | * | |欢.|迎.|下.|载. 基础上我会尝试设计