一维模糊控制器设计——水位变化.ppt

图 4-4 水箱液位控制 * 4.1.3、模糊控制系统的工作原理 以水位的模糊控制为例，如图4-4所示。设有一个水箱，通过调节阀可向内注水和向外抽水。设计一个模糊控制器，通过调节阀门将水位稳定在固定点附近。按照日常的操作经验，可以得到基本的控制规则： “若水位高于O点，则向外排水，差值越大，排水越快”； “若水位低于O点，则向内注水，差值越大，注水越快”。 根据上述经验，按下列步骤设计模糊控制器： 1 确定观测量和控制量 定义理想液位O点的水位为h0，实际测得的水位高度为h，选择液位差 将当前水位对于O点的偏差e作为观测量， 2 输入量和输出量的模糊化 将偏差e分为五级：负大（NB），负小（NS），零（O），正小（PS），正大（PB）。 根据偏差e的变化范围分为七个等级：-3，-2，-1，0，+1，+2，+3。得到水位变化模糊表4-1。 表4-1 水位变化划分表 控制量u为调节阀门开度的变化。将其分为五级：负大（NB），负小（NS），零（O），正小（PS），正大（PB）。并根据u的变化范围分为九个等级：-4，-3，-2，-1，0，+1，+2，+3，+4。得到控制量模糊划分表4-2。 表4-2 控制量变化划分表 3 模糊规则的描述 根据日常的经验，设计以下模糊规则： （1）“若e负大，则u正大” （2）“若e负小，则u正小” （3）“若e为0，则u为0” （4）“若e正小，则u负小” （5）“若e正大，则u负大” 上述规则采用“IF A THEN B”形式来描述： （1） if e=NB then u=NB （2） if e=NS then u=NS （3） if e=0 then u=0 （4） if e=PS then u=PS （5） if e=PB then u=PB 根据上述经验规则，可得模糊控制表4-3。 表4-3 模糊控制规则表 4 求模糊关系 模糊控制规则是一个多条语句，它可以表示为U×V上的模糊子集，即模糊关系R： 其中规则内的模糊集运算取交集，规则间的模糊集运算取并集。 由以上五个模糊矩阵求并集（即隶属函数最大值），得： * * * * *