MATLAB水箱液位模糊控制仿真程序

MATLAB水箱液位模糊控制仿真程序

题目

以水位的模糊控制为例，设有一个水箱，通过调节阀门可向内注水和向外抽水，设计一个模糊控制器，通过调节阀门将水位稳定在固定点附近，按照日常的操作经验，可以得到基本的控制规则为:
“若水位高于O点，则向外排水，差值越大，排水越快”；
“若水位低于O点，则向内注水，差值越大，注水越快”
实验内容：

1. 选择液位差为e，分为5个模糊集：NB:负大 NS:负小 Z:零 PS:正小 PB:正大，将偏差e的变化分为7个等级：-3，-2，-1，0，1，2，3
2. 控制量u：分为5个模糊集：NB:负大 NS:负小 Z:零 PS:正小 PB:正大，将偏差e的变化分为7个等级：-4，-3，-2，-1，0，1，2，3，4
3. 水位变化e划分表：
   
4. 模糊规则的描述
   若e负大，则u负大
   若e负小，则u负小
   若e为零，则u为零
   若e正小，则u正小
   若e正大，则u正大
5. 求迷糊关系
6. 模糊决策
7. 控制量的反模糊化
   模糊控制响应表
   

完整代码

clear all;
close all;
a=newfis('fuzz-tank');%创建一个模糊推理系统（FIS）
%水位变化e划分，NB:负大 NS:负小 Z:零 PS:正小 PB:正大
a=addvar(a,'input','e',[-3,3]);%向模糊推理系统中添加语言变量
a=addmf(a,'input',1,'NB','zmf',[-3,-1]); %Z形隶属函数
a=addmf(a,'input',1,'NS','trimf',[-3,-1,1]);%三角形隶属函数
a=addmf(a,'input',1,'Z','trimf',[-2,0,2]);
a=addmf(a,'input',1,'PS','trimf',[-1,1,3]);
a=addmf(a,'input',1,'PB','smf',[1,3]);%S形隶属函数
%控制量u变化划分，NB:负大 NS:负小 Z:零 PS:正小 PB:正大
a=addvar(a,'output','u',[-4,4]);
a=addmf(a,'output',1,'NB','zmf',[-4,-1]);
a=addmf(a,'output',1,'NS','trimf',[-4,-2,1]);
a=addmf(a,'output',1,'Z','trimf',[-2,0,2]);
a=addmf(a,'output',1,'PS','trimf',[-1,2,4]);
a=addmf(a,'output',1,'PB','smf',[1,4]);
%模糊规则
%若e负大，则u负大
%若e负小，则u负小
%若e为零，则u为零
%若e正小，则u正小
%若e正大，则u正大
rulelist=[1 1 1 1;2 2 1 1;3 3 1 1;4 4 1 1;5 5 1 1];
a=addrule(a,rulelist);
a1=setfis(a,'DefuzzMethod','mom');%将DefuzzMethod属性设置为mom
writefis(a1,'tank');%保存文件到磁盘上
a2=readfis('tank');%读取模糊控制系统

figure(1);
plotfis(a2);%绘制FIS系统结构
figure(2);
plotmf(a,'input',1);
figure(3);
plotmf(a,'output',1);

flag=1;
if flag==1
    showrule(a);
    ruleview('tank');
end
disp('------------------------------------------------------');
disp('     fuzzy controller table:e=[-3,+3],u=[-4,+4]       ');
disp('------------------------------------------------------');
for i=1:1:7
    e(i)=i-4;
    Ulist(i)=evalfis([e(i)],a2);
end
Ulist=round(Ulist)%取整
e=-3;
u=evalfis([e],a2)

运行结果

可以在input里面输入数字或者拉动红色的线随意选择e值
e=-1
e=3