1、MATLAB模糊邏輯工具箱實例分析淋浴水溫模型控制一.模糊模型的系統分析 本實驗以MATLAB模糊控制箱中的淋浴水溫模型控制為例，結合simulink的應用，講述模糊控制方法在淋浴水溫控制方面的應用。 模型shower.mdl是一個淋浴溫度及水量調節的模型控制系統的仿真，該模糊控制器的結構采用雙輸入-雙輸出模糊控制器完成任務，輸入變量分別是水流量和水溫，輸出變量分別是對熱水閥和冷水閥的控制方式。二用仿真模型圖觀察系統結構 模糊控制器工具箱的最大優點之一是能夠直接將模糊系統放入simulink中并在仿真環境中測試它們。 在MATLAB主窗口中，鍵入shower，回車便彈出如圖1所示的淋浴水溫控制

2、體統的仿真模型圖。 由模型圖可知，“shower”系統通過調節熱水閥（hot water valve）和冷水閥（cold water valve）調節水流量（flow rate）和水溫（temp）。輸出用示波器顯示，通過示波器上的圖形可以清楚地看到溫度和水流量跟蹤目標要求的性能。 在shower模型圖上，用鼠標右鍵單擊“ Fuzzy LogicController”模塊，再單擊彈出菜單中的“Look Under Mask”就彈出如圖2的對話框，它的“FIS Wizard”模框內寫著“FIS”，表明已經嵌入FIS結構文件。圖2 shower的FIS連接對話框 用鼠標右鍵單擊“ FIS Wizar

3、d”模塊，再單擊彈出菜單中的“Look Under Mask”，就彈出shower系統的FIS詳細結構圖，如圖3所示圖3 shower系統的FIS詳細結構圖從圖中可以了解shower模糊系統的FIS基本結構，它有兩個輸入（flow rate和temp）、九條規則，比較形象，直觀。三FIS結構文件分析（1） 在MATLAB主窗口中鍵入fuzzy shower，回車彈出shower的FIS編輯器，如圖4所示：圖4 FIS編輯器 在FIS編輯器界面上，分別雙擊兩輸入(temp 和flow)兩輸出（cold 和 hot），得出MF編輯器，逐次單擊圖中的隸屬度函數圖線，如圖5所示：圖5 MF編輯器近而可

4、得到圖線的參數設置，列表如下。 分別單擊View下拉菜單中的Surface和Rules選項得到如下的模糊輸入輸出曲面示意圖6和規則觀察器如圖7所示：圖6 曲面示意圖圖7 規則觀察器（2） 雙擊FIS編輯界面中間的shower規則模糊框，打開模糊規則編輯器，如圖8所示：圖8 模糊規則編輯器其模糊規則有如下九條：1. If (temp is cold) and（flow is soft）then (cold is openSlow)（hot is openFast）(1) 2.If (temp is cold) and（flow is good）then (cold is closeSlow)（h

5、ot is openSlow）(1) 3.If (temp is cold) and（flow is hard）then (cold is closeFast)（hot is closeSlow）(1)4. If (temp is good) and（flow is soft）then (cold is openSlow)（hot is openSlow）(1)5. If (temp is good) and（flow is good）then (cold is steady)（hot is steady）(1)6. If (temp is good) and（flow is hard）the

6、n (cold is closeSlow)（hot is closeSlow）(1)7. If (temp is hot) and（flow is soft）then (cold is openFast)（hot is openSlow）(1)8. If (temp is hot) and（flow is good）then (cold is openSlow)（hot is closeSlow）(1)9.If (temp is hot) and（flow is hard）then (cold is closeSlow)（hot is closeFast）(1)四系統仿真 在shower模型圖界面上，單擊simulation下拉菜單中的start選項完成仿真工作，得到如圖9，圖10所示的波形：圖9 flow scope的仿真效果模擬圖圖10 temp scope的仿真效果圖 同時，通過改變各隸屬度函數的參數以及模糊規則重新仿真可以觀測對控制結果的影響。五總結 通過運行和觀測MATLAB中的模糊模型仿真示例，我了解了模糊推理系統的仿真全過程，迅速掌握了simulink工具的使用方法，也加深了對模糊推理基本概念的