模糊控制实验报告

模糊控制系统实验报告

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一、实验目的

1. 通过本次实验，进一步了解模糊控制的基本原理、模糊模型的建立和模糊控制器的设计过程。

2. 提高有关控制系统的程序设计能力；

3. 熟悉Matlab语言以及在智能控制设计中的应用。

二、实验内容

设计一个采用模糊控制的加热炉温度控制系统。被控对象为一热处理工艺制作中的加热炉，加热设备为三相交流调压供电装置，输入控制信号电压为0-5V，输出相电压为0-220V，输出最大功率180kW，炉内变化室温~625℃。

三、实验过程及步骤

1.用Matlab中的Simulink工具箱，组成一个模糊控制系统，如图所示

2.采用模糊控制算法，设计出能跟踪给定输入的模糊控制器，对被控系统进行仿真，绘制出系统的阶跃响应曲线。

（1）模糊集合及论域的定义

对误差E、误差变化EC机控制量U的模糊集合及其论域定义如下：E、EC和U的模糊集合均为：

{NB、NM、NS、0、PS、PM、PB}

E和EC的显示范围为：[-6 6]

结果如下图所示

打开Rule编辑器，并将49条控制规则输入到Rule编辑器中

利用编辑器的”View→Rules”和”View→Surface”得到模糊推理系统的模糊规则和输入输出特性曲面，分别如下图所示

从图中可以看出，输出变量U是关于两个输入变量E、EC的非线性函数，输入输出特性曲面越平缓、光滑，系统的性能越好。

将FIS嵌入Simulink

R（t）=400℃时系统阶跃响应

系数Ke变小时的系统阶跃响应

通过本设计可以知道，模糊控制具有能够得到良好的动态响应性能，并且不需要知道被控对象的数学模型，适应性强，上升时间快。与PID控制相比有着很大的优势，采用PID控制虽然稳态性能较好，但是难以得到满意的动态响应性能。当然，模糊控制也有着自身的缺点，容易受到模糊规则等级的限制而引起误差，需要进一步改进。

四、实验总结

通过这次《模糊控制系统》课程实验增加了对模糊调节器的理解，认识到了模糊控制器的优缺点。并进一步熟练了用Matlab中Simulink 工具箱的应用，提高了自己的动手能力。通过这次课程设计也使我认识到对Matlab中Simulink工具箱的应用还不够熟练，将来应该加强操作、学习。