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《基于MATLAB的水箱水位模糊控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)》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、基于MATLAB的水箱水位模糊控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)摘要：本文利用模糊控制理論設(shè)計(jì)出一套水箱水位模糊控制器系統(tǒng)，具體給出了系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，并應(yīng)川MATLAB軟件對(duì)該控制系統(tǒng)進(jìn)行驗(yàn)證。仿真結(jié)果表明該系統(tǒng)取得了良好的預(yù)期效果，有效的提高了水位控制的楮度。關(guān)鍵字：水位；模糊控制；MATLABAbstract:Thispaperdesignsasuitofwaterleverfuzzycontrollersysteminthewatertankusingthefuzzycontroltheory,andgivesusasystemdesignprojectwhichi
2、svalidatedbytheMATLAB?Thefinalresultshowsthattheprojectobtainsanexcellentanticipantresult;italsoenhancestheprecisionofthewatercontrol.Keywords:waterlever;fuzzycontrol;MATLAB0引言在現(xiàn)代工業(yè)牛產(chǎn)及Fl常牛活中，有很多方血都會(huì)涉及到水位控制這個(gè)問題。而在絕大多數(shù)情況F,我們是很難或是不可能得到被控對(duì)彖的裕確數(shù)學(xué)模型的，因此采用數(shù)學(xué)丄具或計(jì)算機(jī)仿其技術(shù)的傳統(tǒng)控制理論已經(jīng)無(wú)法解決此類系統(tǒng)
3、的控制問題。⑴智能控制的概念主要是針對(duì)控制對(duì)象及其環(huán)境、目標(biāo)和任務(wù)的不確定性和復(fù)雜性而提出來的，而模糊邏輯控制則作為?種新穎的智能控制方式越來越受到人們的重視。模糊邏輯控制是智能控制領(lǐng)域的重耍發(fā)展方向，模糊控制技術(shù)被稱為“21世紀(jì)的核心技術(shù)”。本文針對(duì)水位控制對(duì)象及其壞境、日標(biāo)和任務(wù)的不確定性和復(fù)雜性而提出一種模糊控制器，很好的實(shí)現(xiàn)了水位的自動(dòng)化控制。1水箱水位自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)利用OMRON公司生產(chǎn)的C200HE型可編程控制器作為下位機(jī)，裝有組態(tài)王6.51的個(gè)人電腦作為上位機(jī)，集工控組態(tài)技術(shù)、PLC技術(shù)、DDE通信技術(shù)和智能控制技術(shù)于一體，構(gòu)成一
4、個(gè)完整的過程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，即水位白動(dòng)控制系統(tǒng)⑵。其工藝流程主要包括3部分：首先，通過PLC將水位傳感器檢測(cè)到的水位模擬量送至上位機(jī)的CRT上顯示；其次，上位機(jī)可發(fā)出啟停泵、階躍實(shí)驗(yàn)等指令，并對(duì)上述指令信號(hào)動(dòng)態(tài)采樣，在CRT上顯示；再次，利用DDE通信技術(shù)將組態(tài)王采集到的水位高度、水位高度謀羌等信號(hào)通過Excel作為屮間媒介讀取到MATLAB中，然后按照MATLAB預(yù)先編好的模糊PTD控制算法計(jì)算出系統(tǒng)的控制量，最后MATLAB也是利用DDE技術(shù)將計(jì)算出的控制量送到組態(tài)王，再由組態(tài)王送到PLC的DA單元去控制變頻器，從而實(shí)現(xiàn)水箱系統(tǒng)水位的自動(dòng)調(diào)節(jié)。系
5、統(tǒng)方框圖如圖1所示：控制器受控系統(tǒng)圖1系統(tǒng)方框圖上圖山DV707型交流變頻器、C200HE型可編程序控制器、CY3011A型水位傳感器、PC機(jī)以及水泵等設(shè)備組成，2水位模糊控制的設(shè)計(jì)水位是在生產(chǎn)運(yùn)行中需要嚴(yán)格控制的參數(shù)之一，它的主要?jiǎng)討B(tài)特性包括:非線性、非最小和位特性、不穩(wěn)定性、時(shí)滯和負(fù)荷T擾等。若采用單一的水位反饋控制難以達(dá)到預(yù)期的控制效果，所以采用了仿人的模糊控制方法依據(jù)操作人員的現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)制成模糊控制表，通過判斷水位的偏卷及偏差變化率來控制輸出，并易于在PLC上實(shí)現(xiàn)。模糊PID控制器的特點(diǎn)是在人范圍內(nèi)利用模糊推理的方法調(diào)整系統(tǒng)的控制量U,而在小偏
6、差范圍內(nèi)轉(zhuǎn)換成PID控制，兩者的轉(zhuǎn)換根據(jù)事先給定的偏差范圍口動(dòng)實(shí)現(xiàn)⑶。這樣做的好處是：既保證動(dòng)態(tài)響應(yīng)效果，又能改善穩(wěn)態(tài)控制精度。圖3為模糊PTD控制器的系統(tǒng)方框圖。圖3模糊PID控制器系統(tǒng)方框圖其小，模糊控制器和PID控制器的切換是通過在MATLAB的M文件中事先設(shè)定誤差e的范圍來口動(dòng)實(shí)現(xiàn)的⑷。選取水位誤差e的基本論域?yàn)閇-10cm,10cm],選取誤差變化率ec的基木論域?yàn)閇-4,4],選取控制量u的基本論域?yàn)閇0,4000]oe、ec、u的語(yǔ)言變量值分別為:e={NB,NM,NS,ZE,PS,PM,PB),ec={NB,NM,NS,ZE,PS,P
7、M,PB},u={NB,NM,NS,ZE,PS,PM,PB}O依據(jù)控制經(jīng)驗(yàn)，可建立單容水箱水位模糊控制系統(tǒng)的模糊控制規(guī)則如表1所示。ecNBNMNSZEPSPMPBNBNBNBNBNMNSZEPSNMNBNMNMNSNSZEZENSNBNBNMNSZEPSPMZENSZEZEZEPSPSPMPSPSPSPMPMPBPBPBPMPBPBPBPBPBPBPBPBPBPBPBPBPBPBPB表1模糊控制規(guī)則3系統(tǒng)的仿真結(jié)果經(jīng)過不斷的觀察、調(diào)試后，本文設(shè)計(jì)的模糊?PID復(fù)合控制器獲得了滿意的控制效果。當(dāng)使用此模糊?PID復(fù)合控制器對(duì)水箱水位進(jìn)行H動(dòng)控制時(shí)，在
8、組態(tài)王的監(jiān)控界而屮觀察水箱水位的實(shí)吋趨勢(shì)曲線圖如圖5所示。020.0圖5采用模糊-PID控制的水位實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲
