模糊控制—水位控制系统设计
液位模糊控制系统的设计【毕业作品】
BI YE SHE JI（20 届）液位模糊控制系统的设计所在学院专业班级自动化学生姓名学号指导教师职称完成日期年月-II-摘要液位控制系统广泛存在于各个领域，是工业过程控制中的典型控制之一，液位控制早期运用PID控制方法实现。
常规的PID控制器具有无静态误差、高可靠行、算法简单等优点。
它的设计核心是整定参数，对于确定性的被控对象通过设定合适的PID控制器的三个参数，可以获得比较理想的控制效果。
但由于实际控制系统具有时变性、多变量、大滞后等特点，且在控制过程中会受到各种干扰因素的影响，要建立精确的数学模型很困难，也就不能达到预期效果。
近些年来，在很多控制过程中模糊控制都取得了成功，模糊控制器具有不依赖被控对象数学模型，适应性强的优点，在许多无法建立精确数学模型的复杂系统中表现出了其优越性，不仅获得了较好的控制效果，而且又能简化系统的设计。
因此，模糊控制在水箱液位控制系统中就成为较好的选择。
本文利用模糊控制理论设计一水箱水位模糊控制器，具体给出了系统设计方案。
首先详细的介绍了模糊控制的基本原理及模糊控制器的相关知识，其次讲述了对系统进行模糊控制的具体设计内容，在此基础上提出对水箱水位进行模糊控制的方案。
最后，充分利用MATLAB的模糊逻辑工具箱和Simulink相结合的功能得到实际液位跟踪给定液位的曲线，仿真结果证实水箱液位模糊控制系统能够获得良好的控制效果。
关键词：液位控制；模糊控制；MATLAB；SimulinkAbstract-II-Liquid level control system exists in each field extensively and is one of the typical control in industrial process control, the liquid level control most used PID control method in the early days. Conventional PID controller has lots of strong points, for instance, it has no static error, its algorithm is simple and it is reliable. The heart of its design is setting parameters; the certainty object can achieve satisfactory control effects through proper setting three parameters of PID. But the practical control systems have the characteristics of time-dependence, nonlinear, large lag and they will be influenced by various kinds of interference factors, so it is difficult to set up accurate mathematics model, then it is not possible to achieve the desired results.In the recent years, fuzzy control has achieved success in many control process. Fuzzy controller has outstanding merits that do not rely on mathematics model of object and whose adapting ability is strong, it shows its superiority in many complex systems which have no accurate mathematics model. It not only wins the better control results, but also can reduce system design. Therefore, control fuzzily become better choice on water tank level control system. This text designs a water tank level fuzzy control system according to the fuzzy control theory and puts forward a design scheme specifically. Firstly, it introduces the fuzzy control theory and the related knowledge of the fuzzy controller. Then, it describes the detailed design things for the system design, and proposes a fuzzy control scheme for the liquid level of the water tank on this basis. At last, the system has also fully utilized the function that the fuzzy logic toolbox of MATLAB combines with SIMULINK, and obtains the curve of the actual level tracking the desired level. Simulation results show that the water tank fuzzy control system can possess good control performance.Keywords: liquid level control; fuzzy control; MATLAB; Simulink-II--IV-目 录摘要..............................................................Ⅰ Abstract..........................................................Ⅱ 目录.. (Ⅲ)第一章 引言 (1)1.1 模糊控制的研究背景和现状 (1)1.1.1 研究背景 (1)1.1.2 研究现状 (1)1.2 课题来源及研究的意义 (2)1.3 本课题的研究内容及任务 (3)第二章 模糊控制系统 (4)2.1 模糊控制的原理 (4)2.2 模糊控制器的组成 (4)2.2.1 模糊化 (5)2.2.2 数据库 (7)2.2.3 规则库 (8)2.2.4 推理机 (8)2.2.5 反模糊化 (8)2.3 模糊控制器的结构 (9)第三章 模糊控制器及模糊控制系统设计 (11)3.1 常规模糊控制器设计 (11)3.2 模糊控制器的输出形式 (13)3.2.1 位置式输出 (13)3.2.2 增量式输出 (14)3.3 模糊控制器参数与系统控制性能 (15)3.3.1 模糊控制器输入、输出变量的论域 (15)3.3.2 模糊控制器输入比例因子e K 及c K 的影响 (16)第四章 液位模糊控制系统的设计及仿真 (19)4.1 确定控制方案 (19)4.2 液位模糊控制系统的设计 (19)4.2.1 确定模糊控制器的结构 (19)4.2.2 定义输入、输出模糊集及其论域 (19)4.2.3 定义隶属函数 (19)4.2.4 建立模糊控制表 (21)4.2.5 模糊推理 (22)4.2.6 反模糊化 (22)4.3 模糊控制系统仿真 (22)4.3.1 系统仿真模型的建立 (22)4.3.2 水箱液位模糊推理系统（FIS）的建立 (22)4.3.3 对Simulink模型控制系统的构建 (25)4.3.4 对系统进行Simulink模型仿真 (27)结论 (31)参考文献 (32)致谢 (33)-IV-第一章引言1.1模糊控制的研究背景和现状1.1.1 研究背景控制技术被广泛地应用在各种工业技术领域里，成为现代高新技术的重要手段之一。
模糊PID 控制水位系统
模糊PID 控制水位系统分析摘要： pid调节规律对建立精确数学模型控制系统是非常有效的。
但对于那些具有非线性、时变不确定性的控制对象，应用传统的pid调节器就难以实现有效的控制。
文中提出了利用模糊pid控制技术，对水位进行控制，以使plc对不同模型参数的系统均具有较好的控制性能，实现对系统动静态参数的最优控制。
abstract: pid regulating law is very effective for establishing a precise mathematical model control system. however, for those control objects with non-linearity, time-varying uncertainty, applying the traditional pid regulator would be difficult to achieve effective control. this paper proposed tocontrol the water level by using indistinct pid control technology, so that the plc has better control performance on the system of different model parameters, to achieve optimal control of static and dynamic parameters of the system.关键词： plc；模糊pid；模糊控制key words: plc；indistinct pid；indistinct control0 引言对于pid控制技术，其工作稳定、可靠性高、鲁棒性强，且易于接受。
但是，工业生产过程中经常遇到大时滞、强扰动、被控对象参数未知或是时变的系统，对这一类系统实施常规pid控制往往效果欠佳。
基于MATLAB的水箱水位模糊控制系统的设计
小相位特性、不稳定性、时滞和负荷干扰等。若采用单一的水位反馈控制难以达到预期的控 制效果,所以采用了仿人的模糊控制方法依据操作人员的现场经验制成模糊控制表,通过判 断水位的偏差及偏差变化率来控制输出,并易于在 PLC 上实现。模糊 PID 控制器的特点是在 大范围内利用模糊推理的方法调整系统的控制量 U，而在小偏差范围内转换成 PID 控制，两 者的转换根据事先给定的偏差范围自动实现[3]。这样做的好处是：既保证动态响应效果，又 能改善稳态控制精度。图 3 为模糊 PID 控制器的系统方框图。
r
+ _
PID 控制器 e
ec 模糊控制器 d/dt
e y
对象 U
变送器
图 3 模糊 PID 控制器系统方框图
其中，模糊控制器和 PID 控制器的切换是通过在 MATLAB 的 M 文件中事先设定误差 e 的 范围来自动实现的[4]。选取水位误差 e 的基本论域为[-10cm，10cm]，选取误差变化率 ec 的 基本论域为[-4，4]，选取控制量 u 的基本论域为[0，4000]。e、ec、u 的语言变量值分别 为：e={NB，NM，NS，ZE，PS，PM，PB}，ec={NB，NM，NS，ZE，PS，PM，PB}，u={NB，NM， NS，ZE，PS，PM，PB}。
在现代工业生产及日常生活中，有很多方面都会涉及到水位控制这个问题。而在绝大多 数情况下，我们是很难或是不可能得到被控对象的精确数学模型的，因此采用数学工具或计 算机仿真技术的传统控制理论已经无法解决此类系统的控制问题。[1]智能控制的概念主要是 针对控制对象及其环境、目标和任务的不确定性和复杂性而提出来的，而模糊逻辑控制则作 为一种新颖的智能控制方式越来越受到人们的重视。模糊逻辑控制是智能控制领域的重要发 展方向，模糊控制技术被称为“21 世纪的核心技术”。
水箱液位模糊控制
水箱液位模糊控制器的设计1.水箱液位控制系统已知一个容器中液体的流出是随机变化的，无法建立它的数学模型。
但是，通过人工控制进液阀门的开度和进液流速，却能调节容器中液位的高低，保持液位恒定。
根据人工操作经验，我们已经归纳出如下保持液位恒定的操作规则：①如果液位偏低，则快开阀门；②如果液位正好，则阀门开度不变；③如果液位偏高，则快关阀门；④如果液位正好而进液流速慢，则慢关阀门；⑤如果液位正好而进液流速快，则慢开阀门。
图1-1 水箱液位控制系统原理图为此，我们可以设计如图1-2所示的双输入--单输出模糊控制系统：k 1k 2D/FD/F RF/D 控制对象k u 模糊控制器u e ec图1-2 二维模糊控制系统原理框图模糊控制器的两个输入变量分别为液位差e （设定液位高度r -实测液位高度M模糊控制器反馈 压力传感器控制量设定y）和液位差变化率ec（单位时间内的偏差改变量），输出模糊变量为u。
输入变量e和ec、输出变量u的论域、覆盖变量论域的模糊子集明朝、隶属度函数类型及拐点参数等，初步设定为表1-1所列的数值。
表1-1 覆盖输入变量、输出变量的模糊子集设定值2.构建模糊控制器的FIS结构文件2.1编辑出名称为“tank”的液位模糊控制系统FIS启动Matlab后，在主窗口中键入fuzzy回车，进入“FIS Editor”编辑器界面，完成下列任务：①增加一个输入变量；②将输入、输出变量的名称分别改成e、ec和u；③将这个FIS文件名定为“tank”并予以存盘。
得出如图2-1所示的FIS编辑器界面。
图2-1 液位模糊控制FIS编辑器2.2 编辑覆盖输入、输出变量的模糊子集在图2-1所示的FIS编辑器上，单机输入变量e模框，按表1-1列出的数据编辑e、ec和u的模糊子集。
在FIS编辑器界面上，双击输入量或输出量模框中的任何一个，都会弹出隶属函数编辑器，简称MF编辑器。
在MF编辑器界面上，单击“变量模框索引区”中待编辑变量的小模框，使其边框变粗、变红，则界面下部“当前变量区”内就显示该变量的性态，以供编辑。
余热锅炉水位模糊自适应控制系统设计
余热锅炉水位模糊自适应控制系统设计余热锅炉是一种利用工业生产过程中产生的废热进行能源回收的设备，它可以将废热转化为热水或蒸汽，用于供暖或生产过程中的热能需求。
在余热锅炉的运行过程中，水位控制是非常重要的一环，它直接影响着锅炉的安全稳定运行和能效。
传统的余热锅炉水位控制一般采用PID控制器，但是由于余热锅炉工况的复杂性以及水位变化的不确定性，传统的PID控制器往往难以满足对水位控制的精确要求。
为了提高余热锅炉水位控制的精准度和稳定性，本文将设计一种模糊自适应控制系统，以实现对余热锅炉水位的精确控制。
一、余热锅炉水位控制系统的现状及存在的问题1. 对工况变化的适应性差由于余热锅炉在工况和负荷变化时，系统的动态特性会发生变化，传统的PID控制器往往难以快速地对工况变化进行适应，导致水位控制的精度不高。
2. 对水位变化的不确定性难以处理余热锅炉水位的变化受到多种因素的影响，包括给水量、汽水混合物排放、蒸发量等，这些因素的不确定性会影响到水位的变化，传统的PID控制器很难对这些不确定因素进行有效处理。
3. 控制精度不高传统的PID控制器在应对复杂的工况和水位变化时，往往难以保持水位的精确控制，容易出现偏差较大的情况。
基于以上问题，我们需要设计一种新的水位控制系统，以满足对余热锅炉水位控制的精确要求。
二、模糊自适应控制系统的设计原理模糊自适应控制系统是一种结合了模糊控制和自适应控制的新型控制系统，它可以减少对系统模型的先验知识要求，同时具有较强的适应性和鲁棒性，能够有效地应对系统的不确定性和变化。
模糊控制采用模糊推理的方法，将模糊集合和模糊规则应用于控制系统中，通过模糊化、规则库和解模糊化等步骤，实现对系统的控制。
在余热锅炉水位控制中，可以通过模糊控制器对系统进行建模和控制。
自适应控制是一种根据系统的实际情况来动态地调整控制参数的方法，它可以根据系统的变化来调整控制器的参数，以实现对系统的精确控制。
在余热锅炉水位控制中，可以通过自适应控制器对系统的不确定性和变化进行处理。
模糊控制在液位控制中的仿真应用设计
吉林化工学院毕业设计模糊控制在液位控制中的仿真应用设计Simulation Design Based on Fuzzy Controller in Liquid LevelControl学生学号：09510441学生姓名：霍可栋专业班级：自动0904指导教师：吕春兰职称：副教授起止日期：2013.03.04～2013.06.23吉林化工学院Jilin Institute of Chemical Technology摘要本次设计主要论述了应用模糊控制理论控制水箱液位，详尽的介绍模糊控制理论的相关知识，提出水箱液位模糊控制的方案，建立基于水箱水位的数学模型并用MATLAB进行仿真设计。
首先根据双容水箱的系统结构，通过计算得到数学模型的传递函数；然后利用Matlab 工具箱设计模糊控制器，具体包括以下三步：（1）确定模糊控制器的结构；（2）输入输出的模糊化；（3）模糊推理决策算法设计；最后分别用常规PID控制与模糊控制对双容水箱系统仿真。
通过常规PID控制与模糊控制仿真结果的对比，我们能看出模糊控制较传统的PID控制来讲具有响应速度快、适应性较强，即鲁棒性好、超调量小稳定时间较长等优点，显示出很强的抗干扰性能。
关键词：水位控制；模糊控制器；模糊规则; FISAbstractThis paper is primarily on the applied fuzzy control theory control level in the reservoir system, first introduced in detail the fuzzy control theory of knowledge, and Then put forward to realize the control of the water level in the water tank scheme using fuzzy theory,finally simulation design of mathematical model of fuzzy controller with MATLAB based on the water tank water level .Firstly, according to the system structure of double tank, transfer function is obtained through the calculation of mathematical model. Then use the Matlab toolbox to design the fuzzy controller, including the following three steps: (1)Determine the structure of fuzzy controller;(2)Fuzzy input and output; (3)Design of fuzzy reasoning and decision algorithms. Finally, by using the MATLAB fuzzy logic toolbox and SIMULINK combination function,Compare the simulation result of conventional PID control and fuzzy control for dual-tank system.By contrast to conventional PID control and fuzzy control simulation results, we can see the fuzzy control over the conventional PID control with fast response, strong adaptability, robustness, and overshoot advantages of a small stable for a long time, showing the expected good steady performance.Key Words：Level control; Fuzzy controller; Fuzzy rules; FIS目录摘要 (I)Abstract (II)第一章绪论 (1)1.1 模糊控制水箱水位系统概述 (1)1.2 模糊控制理论简介 (1)1.2.1 模糊控制理论的产生、发展及现状 (1)1.2.2 模糊控制理论运用于水箱水位系统控制的意义 (2)1.3 仿真建模工具软件MATLAB／SIMULINK简介 (2)1.4 本文的主要任务及内容安排 (4)第二章模糊理论及模糊控制基础 (6)2.1模糊理论基础 (6)2.1.1 从经典集合到模糊集合的转变 (6)2.1.2 模糊集合的基本概念 (8)2.1.3 模糊集合的基本运算 (11)2.2 模糊控制的基础知识 (13)2.2.1 模糊控制的一般概念 (14)2.2.2 模糊控制的回顾和展望 (15)2.2.3 模糊控制系统的结构 (15)2.3 本章小结 (20)第三章水箱水位模糊控制器的建立 (22)3.1 双容水箱的动态分析与建模 (22)3.2Matlab下模糊控制器的设计 (24)3.2.1 确定模糊控制器的结构 (24)3.2.2 输入输出的模糊化 (25)3.2.3 模糊推理决策算法设计 (26)3.3 本章小结 (29)第四章利用MATLAB对水箱水位系统进行仿真建模 (30)4.1 水箱水位模糊推理系统（FIS）的建立 (30)4.2 模糊规则的建立 (32)4.3 对SIMULINK模型控制系统的构建 (35)4.4Matlab对水箱液位的仿真设计 (36)4.4.1 常规PID对液位模型的仿真 (36)4.4.2 模糊控制对液位模型的仿真 (37)4.4.3 混合式模糊控制对液位的仿真 (38)4.4.4 干扰后常规PID与模糊控制仿真对比 (39)4.5 本章小结 (40)结论 (42)参考文献 (43)致谢 (44)第一章绪论1.1 模糊控制水箱水位系统概述在能源、化工等多个领域中普遍存在着各类液位控制系统，各种控制方式在液位控制系统中也层出不穷，如较常用的浮子式、磁电式和接近开关式。
模糊控制-水位控制系统设计
模糊控制——基于matlab的锅炉水位控制系统设计郑州大学物理工程学院测控技术与仪器1班杜佰林20102240103一、应用背景由于锅炉水位具有大滞后、多变量、强耦合等非线性特性，因此采用经典控制理论和现代控制理论的控制方法都不能取得理想的控制效果。
针对锅炉水位的实际运行情况，采用模糊控制策略，设计了锅炉水位的模糊控制系统，并且使用MATLAB时，主要使用模糊逻辑工具箱构建模糊控制器，使用进行SIMULINK动态仿真技术。
二、锅炉水位动态特性锅炉给水控制系统的操作变量是给水流量，主要是使水位维持在给定的范围内。
给水流量增加后，就从原来有饱和水中吸收部分热量，这使得水位下汽包容积有所减少，当水位下汽包的变化过程逐渐平衡时，水位的变化就完全反应了汽包储水量增减。
当给水量做阶跃变化时，汽包水位在起始状态不会立即增加，而要呈现出起始惯性段，水位H与水流量W之间的传递函数类似于一个积分环节和时滞环节的串联。
系统特性可表示为：式子中，s为拉式算子；k为给水流量改变单位流量时水位的变化速度；T为时间常数。
由于所选用的锅炉的供气量是120t/h，依据此项指标，选用液位变送器的量程160mm 流量计的量程为150t/h，水流量与水位的传递函数为：三、模糊控制系统结构模糊控制系统是一种自动控制系统，它以模糊数学、模糊语言形式的知识表示和模糊逻辑的规则推理为基础，是采用计算机控制技术构成的一种具有反馈通道的闭环结构的数字控制系统。
因此，模糊控制系统的组成具有常规计算机控制系统的结构形式，通常由模糊控制器、输入/输出接口、执行机构，被控对象和测量装置五部分组成.从理论上讲,模糊控制器的维数越高,控制越精细.但是维数太高,模糊控制规则变得过于复杂，控制算法的实现相当困难。
因此，目前被广泛采用的均是二维模糊控制器。
本设计的锅炉水位模糊控制系统也采用二维结构。
锅炉水位的模糊变量：水位误差为e，水位误差变化率ec作为模糊控制器的输入变量，模糊控制器的输出变量控制直流伺服电动机SM两端电枢电压的大小和极性。
工业锅炉汽包水位模糊控制系统设计
ANYANG INSTITUTE OF TECHNOLOGY 本科毕业论文工业锅炉汽包水位模糊控制系统设计The Design of Fuzzy Control System of TheIndustrial Boiler Drum Water Level系（院）名称：电子信息与电气工程学院专业班级：自动化2008级1班学生姓名：xxx学号：2008020100xx指导教师姓名：邢春芳指导教师职称：副教授2012年5月毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得安阳工学院及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解安阳工学院关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名：日期：目录摘要 (I)Abstract .............................................................................................................. I I 第一章概述 (1)1.1课题研究目的与意义 (1)1.2工业锅炉控制综述 (1)1.2.1工业锅炉的控制要求和工艺流程 (1)1.2.2锅炉设备系统 (2)1.2.3锅炉水位控制系统在锅炉生产控制系统中的重要性 (3)1.3课题研究的主要内容 (3)第二章汽包液位控制方案 (4)2.1汽包水位特性分析 (4)2.1.1汽包水位在给水流量扰动下的基本特性 (4)2.1.2汽包水位在蒸汽负荷扰动下的动态特性 (5)2.1.3汽包水位在燃料量扰动下的动态特性 (6)2.2汽包水位控制系统设计方案 (7)2.2.1单冲量水位控制系统 (7)2.2.2双冲量水位控制系统 (8)2.2.3三冲量水位控制系统 (9)2.2.4水位三冲量模糊控制 (10)2.2.5汽包水位控制系统方案的选择 (11)第三章模糊控制 (12)3.1模糊控制的产生与发展 (12)3.2模糊控制的基本原理 (12)3.2.1模糊控制系统组成 (12)3.2.2模糊控制器的基本结构 (13)3.3模糊控制器的设计的基本方法 (15)3.3.1模糊控制器的设计方法 (15)3.3.2模糊控制器的结构设计 (15)3.3.3模糊控制规则设计 (16)3.3.4精确量的模糊化 (17)3.3.5模糊推理 (19)3.3.6模糊量去模糊化 (20)3.3.7模糊控制查询表 (21)第四章锅炉汽包水位模糊控制器的设计 (22)4.1确定模糊控制器的结构 (22)4.2确定各变量的隶属度函数和赋值表 (22)4.3模糊控制规则的确定 (25)4.4模糊控制响应表的生成 (26)4.5仿真结果与分析 (27)结论 (29)致谢 (30)参考文献 (31)工业锅炉汽包水位模糊控制系统设计摘要：锅炉是典型的复杂热工系统。
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锅炉水位的模糊变量：
水位误差为e，水位误差变化率ec作为模糊控制器的输入变量，模糊控制器的输出变量控制直流伺服电动机SM两端电枢电压的大小和极性。根据水位的变化和变量的大小及极性的改变的，控制伺服电动机正/反转和转速的快慢，从而达到由伺服电动机控制给水调节阀的进水、出水和开度的大小，以及调节阀动作的快慢和响应时间长短。锅炉水位模糊控制系统框图如下图所示：
式子中，s为拉式算子；k为给水流量改变单位流量时水位的变化速度；T为时间常数。
由于所选用的锅炉的供气量是120t/h，依据此项指标，选用液位变送器的量程160mm
流量计的量程为150t/h，水流量与水位的传递函数为：
三、模糊控制系统结构
模糊控制系统是一种自动控制系统，它以模糊数学、模糊语言形式的知识表示和模糊逻辑的规则推理为基础，是采用计算机控制技术构成的一种具有反馈通道的闭环结构的数字控制系统。因此，模糊控制系统的组成具有常规计算机控制系统的结构形式，通常由模糊控制器、输入/输出接口、执行机构，被控对象和测量装置五部分组成.
模糊控制
——基于
郑州大学
物理工程学院
测控技术与仪器1班
杜佰林
20102240103
一、应用背景
由于锅炉水位具有大滞后、多变量、强耦合等非线性特性，因此采用经典控制理论和现代控制理论的控制方法都不能取得理想的控制效果。针对锅炉水位的实际运行情况，采用模糊控制策略，设计了锅炉水位的模糊控制系统，并且使用MATLAB时，主要使用模糊逻辑工具箱构建模糊控制器，使用进行SIMULINK动态仿真技术。
接下来设计模糊控制推理系统。本系统包含两个输入变量，故在FIS编辑器界面上，添加Variable，即可成为二维模糊推理系统，并在变量窗口修改变量名称，结果如下图所示。
在隶属函数编辑器中编辑输入变量E EC输出变量U类型。编辑完成后如下图所示
模糊控制规则表可以用7*7=49条模糊条件语句来完成，并且该表是在手动工作控制经验的基础上总结提炼出来的，尽可能包含了现场可能出现的情况。模糊规则控制表如表所示。
四、模糊控制器设计
在锅炉运行过程中：
水位要求保持在额定值【-80mm, +80mm】，
水位误差e的基本变化范围为【-0.08，+0.08】；
水位误差变化率ec为【-0.02，+0.02】；
直流伺服电动机两端电枢电压U的基本变化范围为【-110，+110】；
语言值的隶属度函数选用高斯形和三角形隶属度函数。
执行菜单命令“Simulink”——“Start”，得到仿真结果如下图所示。
六、实验总结
随着仿真实验的进行，我对于模糊控制以及MATLAB的Fuzzy理解也一步步的加深，同时也非常感谢赵老师将我领入模糊控制的殿堂，我相信，本次仿真实验的结束并不代表我对模糊控制学习的技术，在将来的工作中，将会接触到更多关于模糊控制的应用。、
参考文献：
《基于MATLAB与fuzzyTEGH的模糊与神经网络设计》周润景张丽娜著；
《计算机控制理论》
比例因子为
K(u)=3/110=0.27
在MATLAB主窗口中单击工具栏中的SIMULINK，快捷图标 。
从相关模块库中一次把Signal Generator（信号源）、Subtract（减运算）、Gain（增益）、Derivative(微分)、Mux（合成）、Fuzzy Logic Controller（模糊逻辑控制器）、Transfer Fcn（传递函数）和Scope（显示器）模块拖入模型编辑窗口，并连成如下图所示的仿真模型图。
从上图可以看出，输出变量u是两个输入变量e，ec的非线性函数u=F(e,ec),曲面越平缓、光滑，该系统的性能越好。将光标放置在图形上，按下鼠标左键即可旋转图形，该曲面较平缓、光滑时，满足设计要求。
至此，锅炉水位模糊控制器设计完成。
五、ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ糊控制系统仿真
对模糊控制系统仿真模型进行仿真时，首先需要将FIS与SIMULINK链接。锅炉汽包水位控制系统仿真模型已建立，此时将FIS嵌入到仿真模型的模糊控制模块即可。
将上述规则输入到Rules编辑器中，结果如下图所示：
在“FISEditor”窗口执行菜单命令“View”——“Rules”弹出对话框如下图所示：
对话框包含系统的两个输入变量E、EC和一个输出变量U，共有49条规则；游标线的位置标明当前输入变量的值；最后一列的输出变量图框显示出每条规则的结论。
输入、输出之间的整体情况如下图：
在本设计中，输入变量e、ec和输出变量u都采用7个词汇来描述，即
{负大、负中、负小、零、正小、正中、正大}
以上变量的模糊子集为{NB、NM、NS、ZO、PS、PM、PB}。
输入e，ec以及输出u的论域均为【-3，-2，-1, 0, 1, 2, 3,】。
则量化因子为
K(e)=3/0.08=37.5, K(c)=3/0.02=150
二、锅炉水位动态特性
锅炉给水控制系统的操作变量是给水流量，主要是使水位维持在给定的范围内。给水流量增加后，就从原来有饱和水中吸收部分热量，这使得水位下汽包容积有所减少，当水位下汽包的变化过程逐渐平衡时，水位的变化就完全反应了汽包储水量增减。当给水量做阶跃变化时，汽包水位在起始状态不会立即增加，而要呈现出起始惯性段，水位H与水流量W之间的传递函数类似于一个积分环节和时滞环节的串联。系统特性可表示为：