模糊控制的应用

辽宁科技大学毕业设计（论文） 第I页

模糊PID控制在液位控制中的应用

摘要

液位控制是工业控制中的一个重要问题，针对液位控制过程中存在大滞后、时变、非线性的特点，为适应复杂系统的控制要求，人们研制了种类繁多的先进的智能控制器，模糊PID控制器便是其中之一。模糊PID控制结合了PID控制算法和模糊控制方法的优点，可以在线实现PID参数的调整，使控制系统的响应速度快，过渡过程时间大大缩短，超调量减少，振荡次数少，具有较强的鲁棒性和稳定性，在模糊控制中扮演着十分重要的角色。本文介绍了模糊PID控制在双容水箱的液位控制系统中的应用。首先建立了液位控制系统数学模型，介绍了PID控制、模糊控制以及模糊PID的基本原理，然后利用MATLAB工具生成仿真曲线。

关键词:液位系统，液位控制，模糊PID控制，仿真

辽宁科技大学毕业设计（论文） 第II页

The Application on Fuzzy PID Control for Water

Level Control System

Abstract

Water level control is an important problem

滨江学院

学年论文

题 目 模糊控制理论及应用综述

院 系____滨江自控系___ 专 业_____自动化______ 学生姓名_____卢林华______

学 号 20102336022

指导教师_____林屹________ 职 称_____讲师________

二Ｏ 一三 年 十二 月 十 日

模糊控制理论及应用综述

卢林华 20102336022

南京信息工程大学滨江学院自动控制系，南京 210044

摘要：模糊控制近来不论在理论上还是技术上都有了长足的进步，成为自动控制领域一个非常活跃而又硕果累累的分支。论文学习掌握了模糊控制理论的基本内容、模糊控制器的结构、工作原理等.论文学习掌握了模糊逻辑工具箱的基本组成和基本使用方法。论文总结归纳了模糊控制技术的优点.同时论文对模糊控制的应用进行了总结、归纳,并举例进行了相应的介绍. 关键词:模糊控制理论；模糊控制器；模糊逻辑工具箱；模糊控制的应用

1 绪论

1.1模糊控制理论的产生

自20世纪60年代以来，现代控制理论已经在工业生产过程和军

模糊控制

*&

模糊控制在群控电梯中的应用!

唐新宇"王

萍"任智华

天津工业大学信息与通信工程学院"天津$#%%&’%(

摘

要)介绍了模糊控制在群控电梯中的应用"阐述了群控电梯模糊控制系统的工作原理及结构"说明采用模糊控

制方法"可提高电梯的利用效率"减少乘客的平均等待时间*

关键词)模糊控制+群控电梯+隶属度

中图分类号)./$*1,-

文献标识码)2文章编号)&’/&3%.1#.%%.(%&3%%’53%.4

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辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）

第I页

模糊控制算法在水箱液位控制系统中的应用

摘 要

液位控制是工业控制中的一个重要问题，针对液位控制过程中存在时变、非线性等特点，为适应复杂系统的控制要求，人们研制了种类繁多的先进的智能控制器，模糊PID控制器便是其中之一。模糊PID控制结合了PID控制算法和模糊控制算法的优点，可以在线实现PID参数的调整，使控制系统的响应速度快，过渡过程时间大大缩短，超调量减少，振荡次数少，具有较强的鲁棒性和稳定性，在模糊控制中扮演着十分重要的角色。本文介绍了模糊PID控制在双容水箱的液位控制系统中的应用。首先建立了液位控制系统数学模型，介绍了PID控制、模糊控制以及模糊PID的基本原理，然后利用MATLAB软件给出了设计结果，仿真结果验证了设计方法的有效性。

关键词：液位控制；模糊PID控制；仿真

辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）

第II页

Application of fuzzy control algorithm in the tank

liquid level control system

Abstract

Liquid level control is an important problem

智能控制大作业报告

模糊部分

姓 名： 学 号： 专 业：

2011年06月03日

题目：已知G?5?0.5s，分别设计e2?s?0.5??s?2s?8?PID控制与模糊

控制，使系统达到较好性能，并比较两种方法的结果。

r _ePID/FCG(s)y

具体要求：

1、采用Fuzzy工具箱实现模糊控制器。

2、分析量化因子和比例因子对模糊控制器控制性能的影响。 3、分析系统阶数发生变化时模糊控制和PID控制效果的变化。

4、分析系统在模糊控制和PID控制作用下的抗干扰能力(加噪声干扰)、抗非线性能力(加死区和饱和特性)以及抗时滞的能力(对时滞大小加以改变)。

一 原系统仿真分析

原系统是一个带有时滞环节的三阶系统，系统的三个极点均在s域左半平面，系统是稳定的。利用Matlab/Simulink工具箱搭建系统框图，对原系统进行阶跃响应分析。

原系统框图如图1所示：

图1 原系统框图

设定仿真时间为10秒，其它为默认设置，运行程序，可以得到如图2所示仿真结果。

原系统阶跃响应0.70.60.50.40.30.20.10012345678910t/s 图2 原系统阶跃响应曲线

由图可以看出，原系统

智 能 控 制 实 验 报 告

模糊控制器的仿真

一．实验目的

1.了解模糊控制的原理

2.学习Matlab模糊逻辑工具箱的使用 3.使用工具箱进行模糊控制器的仿真 二．实验设备

1.计算机

2.Matlab软件

3.window 7操作系统 三．实验原理

模糊逻辑控制又称模糊控制，是以模糊集合论，模糊语言变量和模糊逻辑推理为基础的一类计算机控制策略，模糊控制是一种非线性控制。图1-1是模糊控制系统基本结构，由图可知模糊控制器由模糊化，知识库，模糊推理和清晰化（或去模糊化）四个功能模块组成。 针对模糊控制器每个输入，输出,各自定义一个语言变量。因为对控制输出的判断，往往不仅根据误差的变化，而且还根据误差的变化率来进行综合评判。所以在模糊控制器的设计中，通常取系统的误差值e和误差变化率ec为模糊控制器的两个输入，则在e的论域上定义语言变量“误差E” ，在ec的论域上定义语言变量“误差变化EC” ；在控制量u的论域上定义语言变量“控制量U” 。

通过检测获取被控制量的精确值，然后将此量与给定值比较得到误差信号e，对误差取微分得到误差变化率ec，再经过模糊化处理把分明集输入量转换为模糊集输入量，模糊输入变量根据预先设定的模糊规则，

模糊控制的心得体会

一、模糊控制的定义

所谓模糊控制，就是对难以用已有规律描述的复杂系统，采用自然语言（如大、中、小）加以叙述，借助定性的、不精确的及模糊的条件语句来表达，模糊控制是一种基于语言的智能控制。

模糊控制是近代控制理论中建立在模糊集合理论基础上的一种基于语言规则与模糊推理的控制理论，是智能控制的一个重要分支。

二、模糊控制的发展史

模糊理论（Fuzzy Logic）是在美国加州大学教授L.A.Zadeh于1965年创立的模糊集合理论的数学基础上发展起来的，主要包括模糊集合理论、模糊逻辑、模糊推理和模糊控制等方面的内容。美国加州大学的L.A.Zadeh教授在1965年发表了著名论文，文中首次提到了表达事物模糊性的重要概念：隶属函数。从而突破了19世纪末笛卡尔的经典集合理论，奠定了模糊理论的基础。1966年P.N.Marinos发表模糊逻辑的研究报告。1974年L.A.Zadeh发表模糊推理的研究报告。从此，模糊理论成了一个热门的课题。1974年，英国的E.H.Mamdani首次用模糊逻辑和模糊推理实现了世界上第一个实验性的蒸汽机控制，并取得了比传统的直接数字控制算法更好的效果，从而宣告模糊控制的诞生。1980年丹麦的L.P.Holm

文件11

《模糊控制》课程习题一览

李士勇教授

Harbin Institute of Technology

2005.11

文件11

《模糊控制》课程习题一览

第一章 模糊集合及其运算课堂作业及思考题

1.1 Zadeh创立的模糊集合论与Cantor创立的经典集合论有何区别？又有什么联 系？

1.2 Cantor创立集合论的目的是什么？

1.3 “当一个系统复杂性增大时，我们使它精确化的能力将减小，在达到一定阈 值之上时，复杂性和精确性将互相排斥”。请举例说明上述的不兼容原理，并说明这一原理的哲学本质是什么？ 1.4 经典集合论的并、交、补运算与直积运算有什么联系，又有什么本质的区别？ 为什么要定义集合的直积运算？

1.5 你认为Zadeh定义的模糊集合包含几个要素？试根据这些要素定义一个模糊 集合表示[体温正常]这一模糊概念。

1.6 给定一个模糊集合A?0.2/u1?0.6/u2?1/u3?0.4/u4?0.2/u5，试确定模糊集

?合A的论域U；并指出?A(M4)及?AC(u5)的值。

???1.7 设论域U?{u1,u2,u3,u4,u5}上有两个模糊子集，分别为

A?0.2/u1?0.6/u2?0.8/u3?0.5/u4?0.1/

模糊PID控制在光伏发电MPPT中的应用

黄克亚

苏州大学阳澄湖校区，江苏 苏州，215137

摘要：光伏电池的输出功率随外部环境和负载的变化而变化，为有效利用太阳能，需要对其进行最大功率点跟踪(MPPT)。模糊控制属于有差控制，在最大功率点附近仍有振荡存在，为进一步提高光伏发电MPPT控制品质，提出一种基于占空比扰动的模糊PID双模控制策略。其基本方法是直接将占空比作为控制变量，在模糊控制基础上加入了传统的PID控制，在大偏差范围内采用模糊控制进行快速响应调整，在小偏差范围内的精度调整采用常规PID控制，该方法实现了MPPT精确性和快速性的兼备。仿真结果表明，该方法能够快速、准确地跟踪光伏电池的最大功率点，避免在最大功率点的振荡，提高了能量转换效率。

关键词：最大功率点跟踪；模糊控制；比例积分微分控制；仿真 中图分类号：TP391.9 文献标识码：A

Application of Fuzzy PID control in MPPT of Photovoltaic Power Generating System

HUANG Ke-ya

Yangcheng Lake Campus of Soochow University, Su

第6章 Matlab在模糊控制中的应用

Matlab（是“Matrix Laboratory”的缩写）是由美国Mathworks公司于1984年正式推出的一套高性能的科学计算软件。针对模糊逻辑尤其是模糊控制的迅速推广应用，MathWork公司在其MATLAB版中添加了Fuzzy Logic工具箱。该工具箱由长期从事模糊逻辑和模糊控制研究与开发工作的有关专家和技术人员编制。MATLAB Fuzzy Logic 工具箱以其功能强大和方便易用的特点得到了用户的广泛欢迎。模糊逻辑的创始人Zadeh教授称赞该工具箱“在各方面都给人以深刻的印象，使模糊逻辑成为智能系统的概念与设计的有效工具”。

在本章中，以Matlab6.5为开发环境，基于模糊控制工具箱（Fuzzy Logic Toolbox），通过一些简单直观的例子，对模糊控制系统进行分析、设计与研究，并通过对部分例子的详细说明，使读者能够初步掌握模糊逻辑工具箱的使用。

6.1 模糊逻辑工具箱函数

一、模糊逻辑工具箱函数简介

Matlab的模糊逻辑工具箱函数为模糊控制系统的分析与设计提供了许多工具箱函数，它们可按主题分为如下几大类：GUI（图形用户界面）工具、隶属度函数、FIS（模糊推理系统）数