用matlab基于模糊PID控制器的水温控制系统仿真源文件程序

以下是基于模糊PID控制器的水温控制系统仿真的MATLAB源文件程序示例：

% 水温控制系统的模糊PID控制器仿真

% 建立水温控制系统的数学模型
Ts = 0.1;                   % 采样时间
t = 0:Ts:100;               % 时间向量
T1 = 25;                    % 初始水温
T2 = 100;                   % 目标水温
T = zeros(size(t));         % 水温向量
T(1) = T1;
alpha = 0.05;               % 加热器效率
Kp = 1;                     % PID控制器参数
Ki = 0.1;
Kd = 0.01;
e = 0;                      % 误差
ei = 0;                     % 积分误差
ed = 0;                     % 微分误差
u = 0;                      % 控制量
ud = 0;                     % 微分控制量
ui = 0;                     % 积分控制量

% 设计模糊控制器规则库
fis = newfis('water_temp');
fis = addvar(fis,'input','error',[-50 50]);
fis = addvar(fis,'input','delta_error',[-10 10]);
fis = addvar(fis,'output','output',[-100 100]);
fis = addmf(fis,'input',1,'NB','trimf',[-50 -50 -25]);
fis = addmf(fis,'input',1,'NM','trimf',[-50 -25 0]);
fis = addmf(fis,'input',1,'NS','trimf',[-25 0 25]);
fis = addmf(fis,'input',1,'Z','trimf',[-10 0 10]);
fis = addmf(fis,'input',1,'PS','trimf',[0 25 50]);
fis = addmf(fis,'input',1,'PM','trimf',[25 50 75]);
fis = addmf(fis,'input',1,'PB','trimf',[50 50 100]);
fis = addmf(fis,'input',2,'NB','trimf',[-10 -10 -5]);
fis = addmf(fis,'input',2,'NM','trimf',[-10 -5 0]);
fis = addmf(fis,'input',2,'NS','trimf',[-5 0 5]);
fis = addmf(fis,'input',2,'Z','trimf',[-2.5 0 2.5]);
fis = addmf(fis,'input',2,'PS','trimf',[0 5 10]);
fis = addmf(fis,'input',2,'PM','trimf',[5 10 15]);
fis = addmf(fis,'input',2,'PB','trimf',[10 10 20]);
fis = addmf(fis,'output',1,'NB','trimf',[-100 -100 -50]);
fis = addmf(fis,'output',1,'NM','trimf',[-100 -50 0]);
fis = addmf(fis,'output',1,'NS','trimf',[-50 0 50]);
fis = addmf(fis,'output',1,'Z','trimf',[-10 0 10]);
fis = addmf(fis,'output',1,'PS','trimf',[0 50 100]);
fis = addmf(fis,'output',1,'PM','trimf',[50 100 150]);
fis = addmf(fis,'output',1,'PB','trimf',[100 100 200]);
ruleList = [
    1 1 1 1
    1 2 2 1
    1 3 3 1
    1 4 4 1
    1 5 5 1
    1 6 6 1
    1 7 7 1
    2 1 2 1
    2 2 3 1
    2 3 4 1
    2 4 5 1
    2 5 6 1
    2 6 7 1
    2 7 7 1
    3 1 3 1
    3 2 4 1
    3 3 5 1
    3 4 6 1
    3 5 7 1
    3 6 7 1
    3 7 7 1
    4 1 4 1
    4 2 5 1
    4 3 6 1
    4 4 7 1
    4 5 7 1
    4 6 7 1
    4 7 7 1
    5 1 5 1
    5 2 6 1
    5 3 7 1
    5 4 7 1
    5 5 7 1
    5 6 7 1
    5 7 7 1
    6 1 6 1
    6 2 7 1
    6 3 7 1
    6 4 7 1
    6 5 7 1
    6 6 7 1
    6 7 7 1
    7 1 7 1
    7 2 7 1
    7 3 7 1
    7 4 7 1
    7 5 7 1
    7 6 7 1
    7 7 7 1
];
fis = addrule(fis,ruleList);

% 进行模糊PID控制器仿真
for i = 2:length(t)
    % 计算误差
    e = T2 - T(i-1);
    de = e - ed;
    ed = e;
    % 根据模糊控制器规则库计算控制量
    u_fis = evalfis([e de],fis);
    % 计算PID控制器控制量
    ui = ui + Ki*e*Ts;
    ud = Kd*(e - ei)/Ts;
    ei = e;
    u_pid = Kp*e + ui + ud;
    % 综合模糊控制器和PID控制器的控制量
    u = alpha*u_fis + (1-alpha)*u_pid;
    % 根据控制量计算水温
    T(i) = T(i-1) + Ts*(u/alpha - (T(i-1) - T1)/(100-T1));
end

% 绘制水温变化曲线
plot(t,T)
xlabel('Time (s)')
ylabel('Water Temperature (℃)')
title('Water Temperature Control System Simulation with Fuzzy PID Controller')

该程序中，我们先建立了水温控制系统的数学模型，包括采样时间、时间向量、初始水温、目标水温、水温向量、加热器效率和PID控制器参数等。然后，我们设计了模糊控制器规则库，包括输入变量误差和误差变化率，以及输出变量控制量。接着，我们使用循环计算模拟水温变化过程，通过模糊控制器和PID控制器综合计算控制量，并根据控制量计算水温。最后，我们绘制了水温变化曲线，以观察控制效果和稳定性。

希望能对你有所帮助！