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1、双容水箱液位模糊控制一、实验目的 熟悉双容液位控制系统的组成原理。通过实验进一步掌握模糊控制原理及模糊控制规则的生成。 了解量化因子和比例因子对控制效果的影响.掌握解模糊方法及实现。二、实验设备 实验对双象为TKGK1双容液位系统TKGK-1型实验装置：GK-06、GK-072万用表一只计算机系统三、实验原理图1 双容水箱液位模糊控制系统方框图图1为双容水箱液位控制系统。控制的目的是使下水箱的液位等于给定值，并能克服来自系统内部和外部扰动的影响。双容水箱液位系统如图2,该被控对象具有非线性和时滞性,建立精确的数学模型比较困难；模糊控制不仅可以避开复杂的数学模型，通常还能得到比较好性能指标。模糊
2、控制器的结构图如图3。模糊控制器的输入为误差和误差变化率:误差e=ry，误差变化率ec=de/dt，其中r和y分别为液位的给定值和测量值.把误差和误差变化率的精确值进行模糊化变成模糊量E和EC，从而得到误差E和误差变化率EC的模糊语言集合，然后由E和EC模糊语言的的子集和模糊控制规则R（模糊关系矩阵)根据合成推理规则进行模糊决策，这样就可以得到模糊控制向量U,最后再把模糊量解模糊转换为精确量u，再经D/A转换为模拟量去控制执行机构动作。图3 模糊控制器组成原理图模糊量化:根据精确量实际变化范围a,b,合理选择模糊变量的论域为-n，n，通过量化因子k=,将其转换成若干等级的离散论域，如七个等级为
3、负大，负中，负小，零，正小，正中，正大，简写为NB,NM,NS,O，PS，PM,PB。确定模糊子集的隶属函数曲线.一般常采用三角形、梯形和正态分布等几种曲线。然后由隶属函数曲线得出模糊变量E、EC、U的赋值表。 根据经验，E模糊子集的隶数度函数取正态分布曲线，则赋值表见表一：表一：变量E隶属函数赋值表 E -65432-10123456NBNMNSOPSPMPB1.00.3000000。70。60.100000.41.00.200000.20。60。500000。10.31.00.100000.10.50.40。100000.21。00。200000。10.40。50.100000。11。00
4、.30.100000。50.60.200000。21。00.400000。10.60。7000000。31.0模糊控制规则：模糊控制规则是操作经验和专家知识的总结,是进行模糊推理的依据.在设计模糊控制规则时，必须考虑控制规则的完备性、交叉性和一致性。既保证对于任意给定的输入，均有相应的控制规则起作用；控制器的输出值总是由数条控制规则来决定;控制规则中不存在相互矛盾的规则。在总结专家经验和过程知识的基础上，可以得到如表二的控制规则表: 模糊推理：模糊推理是模糊控制器的核心，模糊控制系统目前常采用的有：CRI推理的查表法、CRI推理的解析法、Mamdani直接推理法、后件函数法等。本实验可采用Ma
5、mdani直接推理法。Mamdani推理法是先求出模糊关系R，再根据输入求出控制量，把控制量清晰化，可得控制查询表.本试验设计了容量为77条控制规则表，这个规则表可以用27条模糊条件语句来描述： 如:if El=NB and Ef=NB then U=PS，对应的模糊关系：R1=A1B1C5根据Ri（i=1,2，27)可以得到综合模糊矩阵R。如下计算模糊关系矩阵R:R=R1R2R27 E和EC对应的模糊变量为和，此时可由下式求出：U*=( A* B*）R 式中: -表示求合成运算。解模糊：可采用常用的重心法进行解模糊运算.表二 控制规则表 NBNMNSOPSPMPBNBNMNSOPSPMPBP
6、SNSNMNBNBNBNBPSPSNSNMNMNBNBPSPSONSNSNMNMPSPSOOONSNSPMPMPSPSONSNSPBPMPMPMPSPSNSPBPBPMPMPMPSNS四、实验步骤 1。 按图1连成控制系统图。其中被控对象为下水箱，被控制量为液位高度,控制器由计算机系统组成，接口的驱动已在“计算机控制系统”试验中完成,这里不再赘述。 2.启动工艺流程并开启相关仪器，调整传感器输出的零点与增益。 3.运行模糊控制程序，并输入参数，记录试验数据和控制曲线. 4.修改模糊控制规则，重复步骤3。 5。待系统稳定后，加手动扰动，观察系统的动态变化，并记录结果。 五、实验报告要求 1。给出
7、模糊控制器的设计过程和程序清单 2。建立EC的隶数度函数赋值表 3。建立控制查询表 4。记录试验数据和曲线 5。分析试验结果 六、思考题 1如果输入变量离散论域分为五个等级，对计算和控制效果有什么影响？ 2模糊控制达到稳态后，静差是否为零？为什么？附：双容水箱液位模糊控制的C语言程序include graphics。h#include ”conio。h”include math.h#include time.hinclude stddef。h”include dos.h#include stdio。h” #include ”process.h #include bios.hint sampt，
8、key，v;static float cy600,cx600,cs6；float datain，u,u1,e2,xset，i,Ku;time_t start，end; unsigned char dat6，data_in54；unsigned char stat，data,data1；int i1，j1;main（ ）int j,m，ntr,T，NUM；float adin（ ），fuzzycontrol(），max，tr,t0；void daout（ ），wct( )，wtp（ ),wait( ）;int gdriver，gmode,kk;float x1,x2，x3;char *t=”sa
9、mpled value：，seted value：;char *tt1=”L”,t; gdriver=VGA；gmode=VGAHI;initgraph(&gdriver，gmode，”d:tc”);wait（）; /com init/ outportb（0x3fb,0x80）； /SETB 0x3fb.7=1/outportb（0x3f8，0x0C）； /* LSB=0CH BPS=9600*/outportb（0x3f9,0x00）； /* MSB=00H*/outportb(0x3fb,0x03）； / 8DATA 1STOP NO/outportb（0x3fc,0x03）; /SETB
10、 DTR=0 RTS=0/outportb（0x3f9，0x00）; /*SET IE=0/star： inportb(0x3f8);while（!（0x20&inportb（0x3fd）)=0x20)； f_f5:while（！(（0x20&inportb(0x3fd）=0x20）);outportb(0x3f8,0x66)；while（!（inportb（0x3fd)0x01）;data1=inportb(0x3f8）；while（!(inportb（0x3fd)&0x01）；data=inportb（0x3f8）；if（data！=0x35) goto star; a_d：while(！
11、(0x20&inportb(0x3fd)）=0x20）);outportb(0x3f8，0x61）;while（！（inportb（0x3fd)0x01)）；data=inportb(0x3f8);if(data！=0x64) exit（1）; adin( );daout（0);printf(”Please Input。.。n)；printf（nSampt（3,4，5,6）=）;scanf(%d”，sampt)；printf(”nXset=）；scanf（”%f”，xset）; printf（”nKu=”）；scanf（f”，&Ku）;NUM=500;setviewport(0，0，640，3
12、50,0）；clearviewport( ）;setbkcolor(3)；setcolor(1)；cleardevice（）;settextjustify（LEFT_TEXT，TOP_TEXT)；settextstyle(1，0，2)；settextjustify（0,2);settextstyle (0,0,1）;outtextxy（410，20，t1）;outtextxy（410,40，t0）;line(37，85，40，80）;line（43,85,40,80）;line(585，287，590，290);line（585，293,590,290）; for （j=1；j9；j+) line（40,290j25,45，290-j25);line（40+j*50,285,40+j*50，290); line(490，285，490，290）;line(540，285，540,290)；setlinestyle(0,0，3）；line(40，80,40，295)；line（35，290,590,290）;settextjustify（0，2）;settextstyle(1，0,1)；outtextxy(25,70,tt10）；outtextxy(590,290,t
