T—S模糊算法在水箱液位非線性控制中的應(yīng)用

吳桂云　田思慶

摘要：通過實驗手段及機理建模法獲得多容水箱液位控制的分段線性化數(shù)學模型，從而采用T-S型模糊算法構(gòu)成控制器，不僅能在每個模糊子區(qū)間中建立分段線性模型，還能借助隸屬度函數(shù)將各分段線性模型平穩(wěn)地連接成一個整體非線性系統(tǒng)模型，有效克服參數(shù)突變而引起的擾動，進一步提高控制系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)性能。

關(guān)鍵詞：水箱液位控制；分段線性化；T-S型模糊算法

中圖分類號：TP18 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2014）27-6456-03

Abstract： To obtain a plurality of accommodating piecewise linear mathematical model of water tank liquid level control by means of experiment and mechanism modeling method， and T-S type fuzzy algorithm using fuzzy controller is composed of， can not only establish a piecewise linear model in each sub interval， but from the membership function of each segment linear model smoothly connected into a whole nonlinear system model parameters， effectively overcome the mutation induced perturbation， further improve the performance of control system dynamic response.

Key words： water tank liquid level control； piecewise linear； T-S type fuzzy algorithm

目前本校實驗室的多容水箱裝置主要用于液位、溫度、流量壓力等過程控制系統(tǒng)的驗證性實驗，所控對象為線性定常、數(shù)學模型是易于獲得的簡單系統(tǒng)，控制系統(tǒng)采用的也是傳統(tǒng)的 PID 控制算法，控制效果良好。而現(xiàn)實工業(yè)生產(chǎn)過程（如鍋爐汽包水位等）通常是多變量耦合、時變非線性且具有滯后復雜的被控對象，單一的傳統(tǒng) PID 控制顯然不能滿足控制需求，因而設(shè)計、開發(fā)先進的控制策略、并將其運用于教學及實踐環(huán)節(jié)則尤為重要。而多容水箱裝置本身的組合能充分模擬工業(yè)生產(chǎn)過程現(xiàn)場，可為教師與學生的科研開發(fā)、驗證先進的控制策略實踐提供平臺。該文正是應(yīng)用此多容水箱將現(xiàn)代智能模糊PID控制算法引入三容水箱液位控制中以滿足復雜的控制要求，并通過仿真驗證其可行性并加以實踐。

1 三容水箱數(shù)學液位控制的建模

4 仿真實驗結(jié)果總結(jié)分析

利用Matlab環(huán)境下的Simlink構(gòu)建控制系統(tǒng)動態(tài)模型，并針對不同液位進行仿真。……