溫度模糊控制小論文

《溫度模糊控制小論文》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫(kù)。

1、實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案溫度模糊控制章佩佩(安徽理工大學(xué)電氣與信息工程學(xué)院安徽淮南)指導(dǎo)教師:李振壁摘要：為提高工業(yè)上所需溫度的控制精度，本文介紹如何設(shè)計(jì)模糊控制器，以及如何在具體的模型在MATLAB中，使用模糊工具箱和Simulink在MATLAB實(shí)現(xiàn)參數(shù)的計(jì)算機(jī)模擬控制系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，通過(guò)采用模糊控制算法對(duì)溫度實(shí)現(xiàn)了很好的控制，并且該系統(tǒng)正處于實(shí)際工業(yè)電阻爐溫度控制的應(yīng)用和試行階段，也達(dá)到了滿意的控制效果。實(shí)踐表明，模糊控制方法提高了控制的實(shí)時(shí)性穩(wěn)定性和精確度，并且實(shí)現(xiàn)了操作過(guò)程的簡(jiǎn)化，對(duì)于工程實(shí)際應(yīng)用具有較強(qiáng)的

2、借鑒意義。關(guān)鍵詞：模糊控制，SIMULINK，Matlab1、緒論在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中,溫度控制是重要環(huán)節(jié),控制精度直接影響系統(tǒng)的運(yùn)行和產(chǎn)品質(zhì)量。在傳統(tǒng)的溫度控制方法中,一般采取雙向可控硅裝置,并結(jié)合簡(jiǎn)單控制算法(如PID算法),使溫度控制實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)。但由于溫度控制具有升溫單向性、大慣性、大滯后等特點(diǎn),很難用數(shù)學(xué)方法建立精確的模型,因此用傳統(tǒng)的控制理論和方法很難達(dá)到好的控制效果。鑒于此,本文擬以模糊控制為基礎(chǔ)的溫度智能控制系統(tǒng),采用人工智能中的模糊控制技術(shù),用模糊控制器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的PID控制器,以閉環(huán)控制方式實(shí)

3、現(xiàn)對(duì)溫度的自動(dòng)控制。2方案設(shè)計(jì)利用MATLAB的模糊控制箱及Simulink內(nèi)含的功能元件，建立溫度箱溫度模糊控制器及其系統(tǒng)的模型。2.1、建立模糊控制器采用溫度偏差，即實(shí)際測(cè)量溫度與給定溫度之差e及偏差變化率ed作為模糊控制器的輸入變量，輸出p為“PWM波(脈沖寬度調(diào)制)”控制發(fā)熱電阻的功率，來(lái)調(diào)節(jié)溫度箱內(nèi)溫度的升降，形成典型的雙輸入單輸出二維模糊控制器。精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案運(yùn)用MATLAB中的FIS編輯器，建立溫度箱的Mamdani型模糊控制器，如圖1所示。溫度偏差e、溫度偏差變化率ed和輸出變量lZ的

4、語(yǔ)言變量E，Ed，P都選擇為{NB，NM，NS，Z，PS，PM，PB}，其中P和N分別表示正與負(fù)，B，M，s分別表示大、中、小，z表示0。圖1模糊控制器模型2.2、建立控制決策及隸屬函數(shù)模糊控制決策及解模糊方法采用系統(tǒng)默認(rèn)值，即極大極小合成運(yùn)算與重心法解模糊。由模糊控制決策公式可求得輸出變量的模糊集合為P=(E×Ed)×R本文都采用三角隸屬函數(shù)，各變量的隸屬函數(shù)如圖2所示。其中，圖2(a)為E和Ed，隸屬函數(shù)圖，E和Ed的量化論域?yàn)閇-6，6]；圖2(b)為P隸屬函數(shù)圖，EC的量化論域?yàn)閇-6，6]。不同的

5、系統(tǒng),其模糊集的隸屬函數(shù)是不同的,要根據(jù)實(shí)際情況和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)而定。精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案(a)E和Ed隸屬函數(shù)(b)P隸屬函數(shù)圖圖2隸屬函數(shù)圖精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案2.3、建立模糊控制規(guī)則模糊控制規(guī)則如表1所示。建立該系統(tǒng)模糊控制規(guī)則的基本原則為：當(dāng)溫度偏差較大時(shí)，選擇控制量以盡快消除誤差為主；當(dāng)溫度偏差較小時(shí)，選擇控制量要注意防止超調(diào)，以系統(tǒng)的穩(wěn)定性為主要出發(fā)點(diǎn)。EDNBNMNSZPSPMPBNBNBNBNBNBNMNSZNMNBNBNMNMNSZPSNSNBNMNMNSZPSPMZNBNMNSZPSPMPBP

6、SNMNSZPSPMPMPBPMNSZPSPMPMPBPBPBZPSPMPBPBPBPB表1模糊控制規(guī)則表.將模糊控制規(guī)則表中的規(guī)則逐一輸入模糊控制規(guī)則界面。如圖3所示：圖3規(guī)則庫(kù)精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案點(diǎn)擊Surface觀察模糊規(guī)則三維關(guān)系曲面圖如圖4所示。從圖4可以清晰地觀測(cè)到模糊系統(tǒng)基于輸入集的輸出集的變化范圍。圖4控制規(guī)則三維關(guān)系圖點(diǎn)擊view-Rules,可得到部分規(guī)則視圖。如圖5所示圖5部分規(guī)則視圖精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案3、進(jìn)行matlab的仿真為了驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的溫度模糊控制器的性能,并在仿真過(guò)程中及時(shí)

7、調(diào)整模糊控制器的控制規(guī)則和各項(xiàng)參數(shù),筆者利用Matlab軟件進(jìn)行仿真研究.本次設(shè)計(jì)利用FuzzyLogicToolbox和Simulink圖形化工具平臺(tái),對(duì)溫度控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化模糊控制設(shè)計(jì)與仿真的。在進(jìn)行溫度控制系統(tǒng)的仿真之前,必須建立被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型.通常采用階躍響應(yīng)法來(lái)獲得對(duì)象的特性溫度箱溫度控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)數(shù)學(xué)模型,近似等效為帶純滯后的一階對(duì)象，傳遞函數(shù)為下式。（1）在進(jìn)行模糊控制仿真時(shí),首先利用Matlab的模糊邏輯工具箱建立溫度箱模糊控制器,然后在Simulink環(huán)境下把模糊控制器加載進(jìn)相應(yīng)模

8、塊,進(jìn)行仿真.量化因子Kp=2，Kd=1，Ku=21，模糊控制器的封裝以及階躍響應(yīng)曲線分別如圖6,圖7所示。圖6系統(tǒng)仿真模型圖圖7階躍響應(yīng)曲線由圖7可知,采用模糊控制不僅調(diào)節(jié)時(shí)間短,系統(tǒng)響應(yīng)加快,而且在超調(diào)量和抗干擾能力方面均優(yōu)于PID控制器,具有更好的動(dòng)態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)精度。精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案4、結(jié)論總結(jié)隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，智能控制技術(shù)必會(huì)日趨完善，并且能夠在更多的領(lǐng)域上應(yīng)用。此設(shè)計(jì)是基于MATLAB的模糊控制系