三容水箱模糊控制系统

 图2  三容水箱在设定值从0变化为200mm时的响应

图2画出了液位h₁和h₂的时域响应，从图中可以看出，模糊反推理控制以很好的控制这些液位并能满足设计要求。

图3给出了设定点改变时的结果。和前一种情况相比较，对象需要更长时间才能到达更高的设定点。闭环系统的上升时间表示为 , 和设定点的高度不成比例。这是因为控制球阀的非线性。对象在不同的设定点都保持稳定。当水箱Ⅰ和水箱Ⅱ的设定点分别为200mm和400mm时系统稳态误差低于1.20%和0.65%。

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                  图3  三容水箱设定值从0变化到400mm时的反应 

水箱Ⅱ加扰动后的结果如图（4），图4（a）说明了控制器产生了一个小动作来克服扰动。图4（b）指出扰动对水箱的液位产生的影响，可以看出扰动使液位起了变化。

                 图4   加干扰的情况下三容水箱的响应

作为比较，传统的模糊控制器（FLC）的发展基于人们对相同三容水箱对象的控制经验。在这个控制器中设定值为200mm和400mm时对象的反应结果分别如图2图3所示，尽管传统的模糊控制器和模糊反推理控制器表现的结果很相近。但是这需要一个具有丰富模糊逻辑控制理论的工程师花了两天时间来获得所需要的知识并将它转换为模糊控制规划，另一方面通过模糊反推理的控制结构来实现只需要15分钟，可以预见，对于更多复杂对象开发时间上的区别将会更大。这些明确的证实了模糊反推理理论的优越性。

5.结论

三容水箱对象是一个多输入多输出对象，因此描述它动态过程的模糊关系等式是一个多变量决定的等式。本文提出的模糊反推理控制方法，首先将它的模糊关系等式转化成线性单变量确定的等式。运用合适的算法将等式解出并推导出合适对象的控制输入，通过实验可以看出模糊反推理控制器可以达到满意的稳态和暂态响应，并且能成功的克服扰动和系统设定值改变所造成的影响。

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