智能控制实验报告

智能控制技术课程实践报告淋浴水温含糊控制系统姓名张万亚、张东东、卫荣荣、专业自动化指导教师郭季日期.10.17成绩淋浴水温系统的含糊控制一shower含糊控制的目的本实验以MATLAB含糊控制箱中的淋浴水温模型控制为例，结合simulink的应用，讲述含糊控制办法在淋浴水温控制方面的应用。模型shower.mdl是一种淋浴温度及水量调节的模型控制系统的仿真，该含糊控制器的构造采用双输入-双输出含糊控制器完毕任务，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shower仿真模型图在matlab主窗口中，键入shower,回车后便弹出球棒控制系统仿真模型图：图2-1淋浴水温含糊控制仿真模型图由模型图可知，“shower”系统通过调节热水阀（hotwatervalve）和冷水阀（coldwatervalve）调节水流量（flowrate）和水温（temp），输出用示波器显示，通过示波器上的图形能够清晰地看到温度和水流量跟踪目的规定的性能。在shower模型图上，用鼠标右键单击“FuzzyLogicController”模块，再单击弹出菜单中的“LookUnderMask”就弹出如图2的对话框，它的“FISWizard”模框内写着“FIS”，表明已经嵌入FIS构造文献。图2-2'"shower"的FIS连接对话框用鼠标右键单击“FISWizard”模块，再单击弹出菜单中的“LookUnderMask”，就弹出shower系统的FIS具体构造图，如图3所示图2-3shower系统的FIS具体构造图从图中能够理解shower含糊系统的FIS基本构造，它有两个输入（flowrate和temp）、九条规则，比较形象，直观。三slbb的含糊控制附属函数对控制效果的影响3.1在主窗口输入fuzzyshower命令，得到shower的fis编辑器，如图3-1,3-2所示图3-1shower的fis编辑器图3-2shower的fis编辑器对系统进行仿真，含糊子集附属函数取时的方波（黄线）及其对应曲线（红线），仿真成果：图3-3水流控制示波器图3-4水温控制示波器3.2在图所示的FM编辑器中把输入变量rate的四个附属函数均由梯形（trapmf）改成三角形(trimf),再对系统进行仿真，得出图3-5.图3-5含糊子集附属函数取三角形时的方波（黄线）及响应曲线（红线）比较图3-4和图3-5可知，覆盖输入量的路数函数对输出有较大的影响。因此，在对一种系统进行仿真时，能够使用多个不同类型的附属函数，从中选出最佳系统的附属函数类型，以使系统达成最佳的控制效果。四含糊规则对控制效果的影响含糊规则的数目不同，其控制效果也不相似。实际工程设计中，应尽量减少含糊控制规则的数目，一便减少近似推理的运算时间。得到系统的9条含糊控制规则以下：①如果水温“偏冷”，流速“偏缓”，则冷水阀“慢开”、热水阀“快开”；②如果水温“偏冷”，流速“适宜”，则冷水阀“慢开”、热水阀“慢开”；③如果水温“偏冷”，流速“偏急”，则冷水阀“快开”、热水阀“慢开”；④如果水温“适宜”，流速“适宜”，则冷水阀“不变”、热水阀“不变”；⑤如果水温“适宜”，流速“偏急”，则冷水阀“慢关”、热水阀“慢关”；⑥如果水温“偏热”，流速“偏缓”，则冷水阀“快开”、热水阀“慢开”；⑦如果水温“偏热”，流速“适宜”，则冷水阀“慢开”、热水阀“慢开”；⑧如果水温“偏热”，流速“偏急”，则冷水阀“慢开”、热水阀“快开”。去掉后4个规则后，再次对系统进行仿真，得到图4-1.图4-1水温示波器比较图3-2和图4-1可知，原来的9条规则和删除后4条规则后的响应曲线有很大的差别。在实际工作中，能够变化一种含糊的规则数目，使其增多或减少，比较他们的控制效果，方便考虑经济、合用、可行等多个因素决定取舍，拟定设计方案。五清晰化办法对控制效果的影响清晰化算法对控制效果的影响更为直接。在fis编辑器中把defuzzification算法由centroid改为bisector(面积平分法)，得到图5-1.图5-1清晰化办法取“bisector”水温示波器同样的办法，得出清晰化办法取“lom”时的方波响应曲线图5-2清晰化办法取“lom”水温示波器同样的办法，得出清晰化办法取“som”时的方波响应曲线图5-3清晰化办法取“som”水温示波器对于仿真，比较defuzzification的几个算法的响应曲线可知，在其它条件不变的状况下，选用“centriod（面积中心法）”效果最佳。在含糊逻辑的推理过程中，许多参数都会影响控制效果，最后的综合效果取决于不同选项的组合。因此，只能在实践中根据需要探索探究。六实验心得与体会通过这次对该系统进行matlab仿真，学会了淋浴水温控制的工作原理以及闭环控制系统的仿真控制调节。充足认识到了理论知识对应用技术的指导性作用，进一步加深了对专业知识和理论知识的学习和理解，对matla仿真环境更加熟悉，提高了我们的设计水平和对所学知识的应用能力以及分析问题解决问题的能力，并且培养了团体合作意识，合理分工，使各人特长得到充足发挥。七参考文献[1]石辛民.含糊控制及其matlab仿真[M].北京