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丹青不知老将至,贫贱于我如浮云。——杜甫
一问题描述
水位控制系统是由水箱(Tank),进水管、出水管和控制阀门等构
成。在进水管上,安装有一液压阀门,控制它的位置,可以控制流入
水箱的流量.出水管道的面积(Outpipecrossection)保持常数,因此,
流出出水管的流量主要与水箱的水位和水压有关。系统具有明显的非
线性特性.
我们的目的是构建一个模糊闭环控制系统.其控制目的是通过调
整控制阀门的开度,达到控制水箱水位的目的,并使其能够快速跟随
所设定的水位(给定输入)。
除控制对象外,控制系统应包含有水位检测装置,控制器(常规PID
控制器或模糊控制器)及执行机构。
丹青不知老将至,贫贱于我如浮云。——杜甫
二控制系统动态结构图
流速计算依据为简化伯努利方程或托里拆利定律,二者结论一致。
其中托里拆利定律内容为:忽略粘滞性,任何液体止点从小孔中流出
的速度与它从h高度处自由落下的速度相等。
Levelflowout
动态模型中主要用到的计算关系式如下:
液位=容积/底面积level=tankvolume/area
流量=流速*出水口面积
流速=(2*g*level)^0.5
丹青不知老将至,贫贱于我如浮云。——杜甫
被控对象水箱模型
搭建按照上述动态结构图进行,实际设计的水箱模型如下:
封装后
执行机构:
VALVE
丹青不知老将至,贫贱于我如浮云。——杜甫
三水位控制系统模型
四模型使用方法
启动matlab,命令行输入sltank,既可打开水位模糊控制仿真模型.
设置const大于等于0,系统工作于PID控制模式
设置const小于0,系统工作于模糊控制模式
丹青不知老将至,贫贱于我如浮云。——杜甫
模糊控制模式
模糊控制时液位输入输出关系(双击Comparison示波器)
液位动画
丹青不知老将至,贫贱于我如浮云。——杜甫
PID控制模式
PID控制时液位的输入输出关系
比较两种控制模式下液位曲线可以发现PID控制有超调,这一点
在液位动画中也有体现.
修改模型参数
PID参数的调整可以直接双击PIDController模块设置,这里着重
介绍模糊控制器参数的修改.用到的主要命令如下:
函数名功能说明
fuzzy打开模糊推理系统GUI,fuzzyname打开name的fis系统。
readfis读取已有fis,例如readfis(tank’)可打开水箱控制的fis
showfis文本形式显示已存在的fis
丹青不知老将至,贫贱于我如浮云。——杜甫
例如可通过以下代码以文本形式显示tank
a=readfis(’tank’)%读取tank文件
showfis(a);%显示
在这里通过模糊推理的用户界面来修改水位控制的规则库
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