MATLAB模糊逻辑工具箱实例分析——淋浴水温模型控制

1、MATLAB莫糊逻辑工具箱实例分析一一淋浴水温模型控制一. 模糊模型的系统分析本实验以MATLAB莫糊控制箱中的淋浴水温模型控制为例，结合 simulink的应用，讲述模糊控制方法在淋浴水温控制方面的应用。模型shower.mdl是一个淋浴温度及水量调节的模型控制系统的 仿真，该模糊控制器的结构采用双输入-双输出模糊控制器完成任务, 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 控制方式。二. 用仿真模型图观察系统结构模糊控制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MATLA庄窗口中，键入shower,回车便弹出如图1所示的淋

2、 浴水温控制体统的仿真模型图。To Workspace 1To Workspace图1淋浴水温控制系统"shower"的仿真模型图由模型图可知，“shower系统通过调r热水阀(hot watervalve )和冷水阀(cold water valve )调节水流量(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楚地 看到温度和水流量跟踪目标要求的性能。在shower模型图上，用鼠标右键单击"Fuzzy LogicController ” 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

3、的“ FIS Wizard”模框内写着“ FIS”，表明已经嵌入FIS结 构文件。 1FIS >.1In 1Out 1FIS Wizard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详细结构图，如图3所示1In1RuleureRuleRuleRuleRuleRuleRuleRuleRuleRuleRuleRuleRuleRuleRuleRule图3 shower系统的FIS详细结构图从图中可以了解shower模糊系统的FIS基本结构

4、，它有两个输 入(flow rate 和temp)、九条规则，比较形象，直观三. FIS结构文件分析(1)在 MATLAB窗口 中键入 fuzzy shower,回车弹出 shower 的 FIS图4 FIS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:图5 MF编辑器变量名称斐里模糊论域模糊子集名称模规子集类型模棚子集荆点的参数偷入flowr-i isoftt r 叫£C-3 -3 8 01r-0.4 0 0-4 01hard.I。0.8 3 3 】Atemp2。 20 3c

5、old1-30 -30 -15 01£oodC-in o io oihotCo 15 30 30】输出hutr-i 11closcFasttri»fr-1 -. 6 -0.3 oclo&Slovt-o. s -o, o5-3 0 d-3 U 0 0.3 0. 6 0(0-3 Q. 6 1 03输出coldr-i icloseFastt-1 -0. 6 -0_3 01r 1 n r S1 nwr-o.6 -m.3 o oi殳廿e riv-0.3 0 0-3 01openSlovrn n_ 3 n_ a mopeiJMtEO.G Q.6 1 03近而可得到图线的参数设置

6、列表如下分别单击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和规则观察器如图7所示:图6曲面示意图图7规则观察器(2)双击FIS编辑界面中间的shower规则模糊框，打开模糊规则编辑器，如图8所示：S IhkEd*好岫痂Ah Edit 留aw Qfiiarvi;& 1*4»«1»4»31 f I AO* !t4«X!ITW4«M4 t!03磋吹湛2 4-Openhmrl ! I3 “Jin: tccoldi f iflcwi iztwdrtwivsaH 击uFe：E 日bvSowi ：&

7、#39; |4 *)¥ .-goodj ma |Adm k mIJiNh i'dH:hG料dlf 14 峰和II1WV；邮心 Wf INf “bte K-joai md lilm tchrdi*±hti.：Bd 土i!3aw：.hD4 iSaw：MI | F胃 谢衲 H 4(MrfMiFiURH>Mi；>itfKi>；Hw v*1%1加矿侦Khoi；wi<law saMb«iiTd:rej图8模糊规则编辑器其模糊规则有如下九条:1. If (temp is cold) and openFast) (1)2.If (temp is c

8、old) and(flow is soft ) then (cold is openSlow)(flow is good ) then (cold is closeSlow)(hot is(hot isopenSlow) (1)3.If (temp is cold) and (flow is hard) then (cold is closeFast) closeSlow ) (1)4. If (temp is good) and openSlow) (1)5. If (temp is good) and (flow is good) then (cold is steady) (hot is

9、 (1)6. If (temp is good) closeSlow ) (1)7. If (temp is hot) and openSlow) (1)8. If (temp is hot) and closeSlow ) (1)9.If (temp is hot) and closeFast ) (1)(flow is soft ) then (cold is openSlow)and (flow is hard) then (cold is closeSlow)(flow is soft ) then (cold is openFast)(flow is good ) then (cold is openSlow)(flow is hard ) then (cold is closeSlow)四.系统仿真(hot is(hot issteady )(hot is(hot is(hot is(hot is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:图9 flow scop曲仿真效果模拟图图10 temp scop曲仿真效果图同时，通过改变各隶属度函数的参数以及模糊规则重新仿真可以 观测对控制结果的影响。五.总结通过运行和观测MATLAB的模糊模型仿真示例，我了解了模糊推