仿真就是通过对系统模型的实验去研究一个存在的或设计中的系统。下面是我精心推荐的物流仿真技术论文，希望你能有所感触!
【摘 要】物流系统仿真借助计算机技术对物流系统进行真实模仿，对物流工程项目有十分重要的意义。论文主要研究物流系统仿真技术的基本理论，提出利用Flexsim软件进行模拟仿真的方法。该方法可为物流系统建设规划提供重要的决策依据。
【关键词】物流系统仿真;Flexsim软件
随着我国经济的发展，物流业迅速地成长，全国各地的物流工程建设也在逐步展开，但在项目的投资建设中产生了一系列的合理性分析的问题，如技术、经济可行性和管理方法等。如物流配送中心在规划建设过程中的选址是否恰当，其容量设计、装备配置和场地规划是否合理，是否能够更好简化工作，节约成本和时间，对理货、存储、分拣等工作区的划分是否能够更加方便各项作业的进展和管理。对于这些实际的问题，如果只凭经验和感觉来判断，难免会有些方面被疏忽，建成后再进行调整就会增加建设的成本，耽误正常的工作，从而带来巨大的损失。
物流仿真技术是借助计算机技术、网络技术和数学手段，采用虚拟现实方法，对物流系统进行实际模仿的一项应用技术。它需要借助计算机仿真技术对现实物流系统进行系统建模与求解算法分析，通过仿真实验得到各种动态活动及其过程的瞬间仿效记录，进而研究物流系统的性能和输出效果。物流仿真技术最大的优点就是不需要实际设备的安装，不需要实际实施相应的方案，即可验证如下目标：①增加新设备后给企业带来的效应;②设计新的生产线的好坏;③比较各种设计方案的优劣等等。本文主要研究物流系统仿真技术的基本理论，并通过Flexsim仿真软件进行说明说明。
1.物流系统仿真的特点
物流系统仿真的特点主要体现在以下3个方面。
(1)物流系统中流的仿真：对于物流系统中的多种流，如货流、车流、信息流、资金流等，可以采用动态仿真 描述流的产生、流动、消失、积累和转换等。
(2)物流系统中排队的仿真：由一个或多个服务台和等待服务的顾客组成的离散系统成为排队系统。物流系统是复杂的离散事件系统，并且各种设施设备可以看作是服务台，各种实体货物等可以看作是顾客等待接收服务。
(3)物流系统组织中资源的因素仿真：物流组织是通过各种人员和设备参与实现的，这些都是物流系统中的资源。通过对各种资源不同的规划，物流服务质量和运作效率也是有差异。利用计算机仿真技术描述人和设备的行为过程，可以得出较优的物流体统组织方案。
2.物流系统仿真的优势
在构建物流系统时，由于建设投资巨大，存在一定的投资风险，且建成后发现了不合理的地方需要改造，成本将会非常的高。利用仿真技术实现物流系统各个模块的运行状况，并得出适应发展、经济有效的设计方案。物流系统仿真技术的主要有以下优点。
(1)对于复杂的物流系统可以采用仿真的方法构建模型;(2)对于新的物流系统，无需实际建设投资，可先利用计算机仿真模拟对新系统进行可行性和效率做出正确的评判，如方案合理再实施，降低投资风险;(3)可以对多个方案进行分析对比，从中选择最优方案;(4)通过仿真调整目标函数和约束条件来优化方案。
3.物流系统仿真的步骤
物流系统仿真的一般步骤：(1)弄清问题，掌握实际情况;(2)收集整理资料;(3)确定各个因素之间的相互关系;(4)构造仿真模型模型;(5)确定模型参数;(6)检验模型的正确性;(7)仿真模型的运行及结果分析。
4.Flexsim仿真软件
4.1 Flexsim仿真软件介绍
Flexsim是由美国的Flexsim Software Production公司出品的，是一款商业化离散事件系统仿真软件。Flexsim采用面向对象技术，并具有三维显示功能。建模快捷方便，显示能力强大，特别适合于生产制造、配送、交通运输等领域。其主要特点包括：(1)基于面向对象技术建模;(2)突出的3D图形显示功能;(3)建模和调试的方便;(4)建模的扩展性强;(5)开放性好。
4.2 应用Flexsim仿真软件建模仿真方法
(1)设置模型布局
Flexsim对象库中的对象基本能够反映各项实际设施。如进货源和出货源可以分别用发生器和吸收器来表示，加工作业可以用处理器表示，货架、运输机、操作员分别有相应的实体表示。并根据各个实体的数量尺寸，将其调整到适当的位置，使其与实际方案相符。在设置这些参数时，要根据具体的对象特征设置参数才能正确的模拟显示。
(2)定义“流”
根据系统中各对象之间的逻辑关系，连接相应的端口，构建模型的逻辑流程。
实体与实体之间的联系可用输入输出(A)连接或者中间端点(S)连接。作业的流程要与实际作业时的流程相符合。
(3)设施参数的设计
根据每个对象所描述的物流系统的特征，设定对象的参数。Flexsim中常用的一些仿真参数主要有：
①生成器参数：可按到达时间间隔模式、到达时间表模式、到达序列模式创建临时实体。通过生成器可以设置货物的到达类型和到达时间分布等。
②处理器参数：处理器参数一般用到的是处理器容量、处理时间、预置时间、平均故障时间和平均维修时间等。
③暂存区参数：暂存区参数主要有暂存区容量、暂存区大小、暂存区货物堆放形式等。
④货架参数：货架参数主要有货架容量、货架列数、层数、列宽、层高、最小停留时间和堆存方式等。
⑤运输工具参数：运输工具包括工人、运输叉车、堆垛机等，参数主要有装载时间、卸载时间、运行速度、装载量、加速度以及运输线路设计等。
⑥临时实体流参数：临时实体流参数决定实体如何将临时实体送到下游。这些参数主要有送往端口、是否使用运输工具、是否拉动、拉动条件、优先级等。
4.3 编译运行与仿真结果分析
在完成模型的建立后，可以对仿真模型进行编译运行。为了减小误差，可以通过反复多次的运行或根据不同的设定条件运行，得出仿真的结果。分析实验中各个对象的工作状况及效率，对比不同的实验的结果，提出改进优化措施，并再次进行验证。最终得出最优的方案。
【参考文献】
[1]彭扬，吴承健.物流系统建模与仿真[M].杭州：浙江大学出版社，2009.
[2]周向阳.物流系统仿真系列讲座第一讲[J].物流技术装备版，2010(3).
[3]肖江波.基于FLEXSIM的配送中心系统仿真与优化[D].北京：北京邮电大学，2008.
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1. 重庆工商大学实验实习中心,重庆400033 ; 2. 重庆工商大学图书馆,重庆400033)
摘 要:介绍了MATLAB 图像处理工具箱中的函数,给出了图像处理与分析的技术实现,如
用直方图均衡进行图像增强,通过形态学方法进行图像特征抽取与分析,借助于分水岭图像分
割实现目标检测等。
关键词:灰度图像;形态学变换;标记;分割;特征抽取
中图分类号:TP 317. 4 文献标识码:A
MATLAB6. 1(R12. 1) 是一套功能十分强大的工程计算及数据分析软件,其应用范围涵盖了数学、工业
技术、电子科学、医疗卫生、建筑、金融、数字图像处理等各个领域。许多工程师和研究人员发现,MATLAB
能迅速测试其构思,综合评测系统性能,并能借此快速设计出更多的解决方案,达到更高的技术要求。
MATLAB 的图像处理工具箱,功能十分强大,支持的图像文件格式丰富,如3 . BMP , 3 . JPG, 3 . JPEG,
3 . GIF , 3 . TIF , 3 . TIFF , 3 . PNG, 3 . PCX , 3 . XWD , 3 . HDF , 3 . ICO , 3 . CUR 等。利用MATLAB 所提
理函数,并给出用MATLAB 实现图像处理与分析的应用技术实例。
1 MATLAB 的图像处理工具概述
MATLAB6. 1(R12. 1) 提供了20 类图像处理函数,涵盖了图像处理的包括近期研究成果在内的几乎所
有的技术方法,是学习和研究图像处理的人员难得的宝贵资料和加工工具箱。这些函数按其功能可分
为:图像显示;图像文件I/ O ;图像算术运算;几何变换;图像登记;像素值与统计;图像分析;图像增强;线
性滤波;线性二元滤波设计;图像去模糊;图像变换;邻域与块处理; 灰度与二值图像的形态学运算;结构
元素创建与处理;基于边缘的处理; 色彩映射表操作;色彩空间变换;图像类型与类型转换。
2 应用MATLAB 工具箱进行图像分析处理
2. 1 用直方图均衡实现图像增强
当图像对比度较低,即灰度直方图分布区间较窄时,可用直方图均衡实现灰度分布区间展宽而达到
图像增强的效果。下面是实现的源程序及相关功能的注解:
%源程序:test1. m
X 收稿日期:2003 - 02 - 27 ;修回日期:2003 - 03 - 30
作者简介:何希平(1968 - ) ,男,四川人,博士生,重庆工商大学副教授,从事多媒体数据压缩、网络信息系统研究。
. 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
clear , close all %清除所有内存变量、图形窗口
I = imread(’pout. tif’)
; %将图像文件pout. tif 的图像像素数据读入矩阵I
imshow( I) %显示图像I ,图像对比度低,如图1a
figure , imhist ( I) %在新图形窗口中显示图像I 的直方图,如图1c。可以注意到图像
%亮度范围相当狭窄,并未完全覆盖可能的范围[0 ,255 ]
I2 = histeq( I) ; %对图像I 做直方图均衡补偿在整个范围内展宽亮度值并输出到矩阵I2 ,因而改进了图像I 的对
比度
figure , imshow( I2) %在新图形窗口中显示新图像I2 , 如图1b
figure , imhist ( I2) %在新图形窗口中显示图像I2 的直方图, 如图1d
imwrite ( I2 , ’pout2. png’)
; %将对比度调节的结果图像写入PNG格式的文件
a 原图 b 直方图均衡结果图 c 原图像的直方图 d 结果图像的直方图
图1 直方图均衡补偿消去图像噪声
程序运行后,可得如图1 的对比图像。
2. 2 用形态学方法进行图像处理与分析
以rice. tif 为图像实例,介绍用形态学方法对灰度图像进行处理与分析的技术要点,即对灰度图像进
行如下操作:去除图像的不均匀背景;用设置阈值的方法(thresholding) 将结果图像转换成二值图像;通过
成分标记(components labeling) 返回图像中的目标对象属性,并计算目标对象的统计数字特征。其算法步
骤描述如下:
(1) 用工具箱函数imread 和imshow 读取和显示8 位灰度图,如图2a 。
(2) 用形态学开运算(Morphological Opening) 估计背景。通过调用imopen 并对输入图像I 执行形态学
开运算, 取半径为15 的圆盘结构元素,且结构元素通过函数strel 建立。形态学开运算有消除不能完全包
含在半径为15 的圆盘内的目标对象的作用。注意到图像(如图2b) 中央的背景照度(background illumina2
tion) 比底部要亮。
(3) 用surf 指令察看背景图像。用Surf 指令创建近似背景的彩色表面图(如图2c) ,使人可以看到在
一个矩形区域上的数学函数特征。在表面图中,[0 , 0 ] 表示原点, 或图像左上角,曲面图最高部分表示背
景的最亮像素(从而rice. tif 的背景的最亮像素出现在图像中央行的附近,而最暗像素出现在图像的底
部) 。
(4) 从原图像中减去背景图像。须用图像处理工具箱的图像算术函数imsubtract 产生均匀的背景(如
图2d) 。
(5) 调节图像对比度。用imadjust 指令增大图像对比度(如图2e) 。imadjust 函数需要一个输入图像且
也可带两个矢量: [ low high ] 和[ bottom top ] . 输出图像通过将输入图像中low 值映射到输出图像中的bot2
tom 值、high 值映射到输出图像中的top 值,并将low 与high 间的值进行线性缩放而产生。
(6) 对图像进行阈值处理。先调用graythresh ,自动计算一个适当的阈值;然后使用graythresh 返回的
阈值,调用im2bw 执行阈值处理,将灰度图像转换成二值图像(如图2f) 。
(7) 确定图像中的目标对象并予以标记。调用bwlabel 寻找连通成份而且用惟一的数字将他们分类
标记。bwlabel 接受一个二值图像和指定各目标对象的连通性的值(4 或8 ,表示4 或8 连通) 作为输入。
注意: 结果的准确性依赖于许多因素,包括: 目标对象的大小; 近似背景的准确程度; 是否设定连接
3 2 第2 期 何希平等: 基于MATLAB 的图像处理与分析
. 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
a 原图b 背景
性参数为4 或8 ; 是否任何目标对象均相接(在
这种情况下他们可能被标记为同一目标对象) ;
在该实例中, rice 的一些谷粒正好相接,因
此bwlabel 把它们视为了同一目标对象。
(8) 查看标记矩阵。看一看bwlabel 产生的
标记的近似形状是有用的。调用imcrop 并用鼠
标选择包含某一目标对象的一部分及其一些背
景的部分图,则所选部分图的像素值会在MAT2
LAB 窗口中返回。若查看上面的结果,你会看到
c 背景的表面图d 原图与背景的差
一个对象的一角标以某数字标记k ,这意味着它
是第k 个被bwlabel 分类的目标对象。imcrop 函
数也可带矢量指定剪裁矩形的坐标。在这种情
况下,它不执行交互式操作。举例来说,
rect = [15 25 10 10 ] ; roi = imcrop (labeled ,
rect)
这个调用指定一个剪裁矩形的左上角坐标
始于(15 ,25) ,而且高度和宽度均为10 。
一种查看标记矩阵的好方法是将它显示成
e 图像对比度调节结果 f 阈值处理后的二值图
一种假彩色索引图像(如图2g) 。在假彩色索引
图像中,将标记矩阵中区分每一对象的数字映射
成了相关色彩映射矩阵中的一种不同的颜色。
当把一个标记矩阵看成一个RGB 图像时,图像
中的对象是比较容易区别的。为此, 使用la2
bel2rgb 函数。使用该函数时,可以指定色彩映
射表,背景颜色,以及标记矩阵中的对象如何映
射为色彩映射表中的颜色。
(9) 测量图像中的对象属性。regionprops 指
令可测量图像中的对象或区域的属性,并返回一
g 假彩色标记图h 谷粒大小分布图
图2 形态学图像处理的对比分析结果
个结构数组。当将其作用于一个图像成分的标
记矩阵时,它为每个成分建立一个结构元素,而
每一结构元素包含一个标记成分的一些基本属
性。regionprops 函数支持对许多不同的属性予以
测量, 但是设定属性参数为’basic’旨在返回最
常用的三个量: 面积(Area) , 质心或块中心
(Centroid) 和边框(BoundingBox) 。边框Bounding2
Box 表示能容纳一个区域(所举实例中的谷粒)
的最小长方形, 为四元素矢量: [ left top width
height ] 。
(10) 在图像中计算目标对象的统计特性。使用MATLAB 函数max , mean , 和hist 可计算被阈值处理
的目标对象的一些统计属性(如图2h) 。图像处理工具箱也有一些统计函数,如mean2 和std2 ,适用于图像
数据,因为他们对二维空间的数据返回单一值。
下面是算法实现的程序代码:
%程序代码:test2. m
clear , close all ,I = imread(’rice. tif’)
; imshow( I) %读取和显示8 位灰度图rice. tif
4 2 重庆工商大学学报 (自然科学版) 第20 卷
. 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
background = imopen( I ,strel (’disk’,15) ) ; %取半径为15 的圆盘结构元素对图像用开运算估计背景
figure ,imshow(background) %显示背景图
figure , surf (double (background (1 :8 : end ,1 :8 : end) ) ) ,zlim( [ 0 255 ]) ; %显示背景的彩色表面图,对8 ×8 格点取样set
(gca ,’ydir’,’reverse’)
;
I2 = imsubtract ( I ,background) ; figure , imshow( I2) %从原图像中减去背景图像,并显示结果图
I3 = imadjust ( I2 , stretchlim( I2) ,[0 1 ]) ;figure , imshow( I3) ; %调节图像对比度,并显示结果图
level = graythresh( I3) ;bw = im2bw( I3 ,level) ; figure , imshow(bw) %将灰度图像转换成二值图像
[ labeled ,numObjects ] = bwlabel(bw ,4) ; % 成分标记,4 具体指定4 - 连通成分.
grain = imcrop (labeled) % 用鼠标选取实现交互式剪裁标记成分的一部分
RGB-label = label2rgb(labeled , @spring , ’c’, ’shuffle’)
; %把一个标记矩阵转换成一个RGB 图像
figure ,imshow(RGB-label) ;
graindata = regionprops(labeled ,’basic’)
%调用regionprops ,为rice 的每一经阈值处理
%的谷粒返回一个基本属性的结构。由BoundingBox 的域返回四元素矢量: [ left top width height ]。
graindata (51) . Area , graindata(51) .BoundingBox , graindata(51) . Centroid
allgrains = [graindata. Area ] %用点号存取graindata 的所有元素的面积域并将该数据存入
%新的矢量allgrains。这个步骤简化了对面积量的分析,因为不必使用域名存取面积。
max(allgrains) %找最大谷粒的大小。allgrains 中的数据是一维的, 故函数mean 和std 是适用的。
biggrain = find(allgrains = = ans) %使用find 指令返回该最大谷粒的成分标记
mean(allgrains) %求平均粒径
hist (allgrains ,20) %作包含20 个方柱的显示谷粒大小分布的直方图。直方图表明,在rice 图像中谷粒最通常的
%大小在300 到400 个像素的范围内(如图2h) 。
2. 3 用分水岭分割法检测连通目标
在一个图像中检测目标是图像分割的一个例子。为分割连通目标,时常用Watershed 变换。如果把一
幅图像看做一个具有山(高亮度) 和低谷(低亮度) 的表面,那么这个变换在一幅图像中找亮度低谷。实
现包括下列步骤:
(1) 读图像。读入图像afmsurf . tif , 它是一幅原子能显微镜下的衣料表面图像(如图3a) 。
(2) 对比度最大化。注意到图像中有许多彼此连通的不同大小的对象。为使通过watershed 变换找到
的低谷数目最小,我们使感兴趣的对象的对比度达到最大。对比度增强的一个常用的技术是综合应用top
- hat 和bottom - hat 变换。
top - hat 变换定义为原图像和它的开之差。图像的开是一与特定结构元素匹配的图像前景部分的集
合(如图3b) 。bottom - hat 变换定义为在原图像和它的闭之间的差。图像的闭是一与特定结构元素匹配的
图像背景的集合(如图3c) 。
通用的结构元素是正方形,长方形,圆盘,菱形,球和线。既然图像中我们感兴趣的目标对象看起来像
圆盘,我们用strel 函数建立一个半径为15 个像素的圆盘形结构元素。这个圆盘尺度是图像中的目标对象
的平均半径的一个估计。
(3) 图像相加减。看到top - hat 图像含有与结构元素匹配的对象的”巅峰”。相反,bottom - hat 图像
显示出感兴趣的目标对象之间的间隙。为使目标对象与分隔它们的间隙之间的对比达到最大,用“原图
+ top - hat 图像- bottom - hat 图像”得到增强的结果图(如图3d) 。
(4) 转换感兴趣的对象。调用watershed 变换找出图像的亮度”低谷”,把imcomplement 函数作用于增
强过的图像上,将感兴趣的目标对象转换为亮度低谷,得到增强图的补图(如图3e) 。
(5) 检测亮度低谷。对所得补图运用imextendedmin 函数检测低于某特别阈值的所有亮度低谷。
imextendedmin 函数的输出是一个二值(逻辑值) 图像(如图3f) 。二值图像中重要的是区域的位置而非区域
的大小。用imimposemin 函数把补图改为只含有那些由imextendedmin 函数找到的低谷,并将低谷的像素值
变为0 (8 位图像可能的深谷) (如图3g) 。
(6) Watershed 分割。通过watershed 变换,可找出来所有含有强加给最小值的区域。用watershed 函数
实现Watershed 分割。watershed 函数返回一个标记矩阵,它含有对应于watershed 区域的非负数。凡未落入
5 2 第2 期 何希平等: 基于MATLAB 的图像处理与分析
. 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
图3 用Watershed 分割法检测连通
目标的图像渐近过程
任何watershed 区域的像素均被赋予像素值0。用label2rgb
把一个标记矩阵变为一幅图像(如图3h) 。
(7) 从标记矩阵中抽取目标对象的特征。可用region2
props 函数从标记矩阵中抽取特征。比如说,可以计算两个
量(面积和方向) 并把他们看成彼此的一个函数。
下面给出算法的实现代码:
%程序代码:test3. m
afm = imread (’afmsurf . tif’)
; figure , imshow(afm) , title (’surface im2
age’)
;se = strel (’disk’, 15) ;
Itop = imtophat (afm , se) ; figure , imshow( Itop , [ ]) , title (’top - hat im2
age’)
;
Ibot = imbothat (afm , se) ; figure , imshow( Ibot , [ ]) , title (’bottom - hat
image’)
;
Ienhance = imsubtract (imadd ( Itop , afm) , Ibot) ; figure , imshow( Ien2
hance) , title (’original + top - hat - bottom - hat’)
;
Iec = imcomplement ( Ienhance) ; figure , imshow( Iec) , title (’complement
of enhanced image’)
;
Iemin = imextendedmin( Iec , 22) ; figure , imshow( Iemin) , title (’extend2
ed minima image’)
;
Iimpose = imimposemin ( Iec , Iemin) ; figure , imshow( Iimpose) , title ( ’
imposed minima image’)
;
wat = watershed( Iimpose) ;rgb = label2rgb(wat) ; figure , imshow(rgb) ;
title (’watershed segmented image’)
;
stats = regionprops (wat , ’Area’, ’Orientation’)
; area = [ stats ( :) .
Area ] ; orient = [ stats( :) . Orientation] ;
figure , plot (area , orient , ’b 3 ’)
; title (’Relationship of Particle Orienta2
tion to Area’)
;
xlabel (’particle area (pixels) ’)
; ylabel (’particle orientation (degrees) ’)
;
参考文献:
[1 ] 孙兆林.MATLAB 6. x 图像处理[M] . 北京:清华大学出版社,2002
[2 ] 崔屹. 图像处理与分析———数学形态学方法及其应用[M] . 北京:科学出版社,2000
[3 ] 张远鹏,董海,周文灵. 计算机图像处理技术基础[M] . 北京:北京大学出版社,1996
Image processing and analysis based on MATLAB
HE Xi - ping1 , ZHANG Qiong - hua2
(1. Center of Experiment and Practice ,ChongQing Technology and Business University ,ChongQing 400033 ,China ;
2. Library , ChongQing Technology and Business University , ChongQing 400033 ,China)
Abstract :This paper first introduces the functions of MATLAB image processing toolbox , then presents some
techniques in image processing and analysis , such as image enhancement by using histogram equalization , image fea2
ture extracting and analysis with morphological methods , and objects detection through watershed image segmentation.
Key words : grayscale intensity image ; morphological transform; labeling ; segmentation ; feature extraction
责任编辑:杨祖彬
6 2 重庆工商大学学报 (自然科学版) 第20 卷
. 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
收稿日期:2002208224
MATLAB 及其在图像处理中的应用
许志影,李晋平
(中国矿业大学资源学院,江苏徐州 221008)
摘要: 介绍了MATLAB 的特点和功能,分析了MATLAB 在图像处理中的应用,并结合实例说明了MATLAB 在图像处理中
关键词: MATLAB ; 图像处理; 边缘提取
中图分类号: TN911. 73 文献标识码: A
MATLAB and Its Application to Digital Image Processing
XU Zhi2ying ,LI Jin2ping
(School of Resource & Geoscience ,China University of Mining and Technology ,Xuzhou 221008 ,China)
Abstract :Introduces properties and functions of MATLAB ,and analyses its applications to digital image processing ,finally ,displays the a2
bility of MATLAB in image processing with an example.
Keywords :MATLAB ;image processing ;edge detection
MATLAB 软件由美国Math Works 公司于1984 年
推出,历经十几年的发展和竞争,现已成为( IEEE) 国
际公认的最优秀的科技应用软件之一。作为一个跨
平台的软件,MATLAB 已推出Unix、Windows 9x/ NT、
Linux 和Mac 等十多种操作系统平台下的版本,大大
方便了在不同操作系统平台下的研究工作。目前基
于Windows 系统的最新版本已上升到MATLAB6. 5 ,它
继承了以往版本的优点,非常容易使用。
现在,MATLAB 已经发展成为一个系列产品:
MATLAB 主包和各种工具箱(TOOLBOX) 。目前已经
推出了30 多个工具箱,这些工具箱可分为两大类:功
能性工具箱和学科性工具箱。功能性工具箱主要用
来扩充其符号计算功能、图示建模仿真功能、文字处
理功能以及硬件实时交互功能,能用于多种学科。而
学科性工具箱是专业比较强的,如控制工具箱、信号
处理工具箱、图像处理工具箱和小波工具箱等多个学
科的专业工具箱。借助于这些工具箱,各个层次的研
究人员就可方便地进行研究工作,提高工作效率。
本文将简要介绍MATLAB6. 5 及其在图像处理中
的应用,希望对从事图像处理工作的研究人员有所帮
助。
1 MATLAB 概述
MATLAB 最初是作为矩阵实验室(Matrix Labora2
tory) 用来提供通往LINPACK和EISPACK矩阵软件包
接口的。后来,它逐渐发展成为通用科技计算和图视
交互系统的程序语言,其数据的基本单元是矩阵。它
的指令表达与数学、工程中常用的习惯形式十分相
似,从而使许多用C 或Fortran 实现起来十分复杂和
费时的问题用MATLAB 就可以轻松地解决。MAT2
LAB 的典型应用包括:数学计算、算法研究、数据分析
和计算结果可视化、建模与仿真等。
1. 1 MATLAB的特点
MATLAB 有三大特点:一是功能强大。主要包括
数值计算和符号计算、计算结果和编程可视化、数学
和文字统一处理、离线和在线计算。二是界面友好,
编程效率高。MATLAB 是一种以矩阵为基本单元的
可视化程序设计语言,语法结构简单,数据类型单一,
指令表达与标准教科书的数学表达式相近。三是开
放性强。MATLAB 有很好的可扩充性,可以把它当成
一种更高级的语言去使用。使用它很容易编写各种
通用或专用应用程序。
1. 2 MATLAB的主要功能
MATLAB 之所以成为世界顶级的科学计算与数
学应用软件,是因为它随着版本的升级与不断完善而
具有愈来愈强大的功能。
随着计算机技术的发展和系统科学的全面开发,结合计算机技术、控制技术、图像技术、三维技术等技术的进步,衍生了一门全新的科学技术——计算机仿真技术。下面是我为大家整理的计算机仿真技术及应用本科 毕业 论文，供大家参考。
《 化工中计算机仿真技术研究 》
摘要：目前，计算机逐渐被普及到生活生产各个方面，并逐渐被拓展至化工行业内应用，计算机仿真技术化工行业内应用范围渐渐被扩大，某种特殊程度上促进化工行业可持续发展。本文由计算机仿真技术化工行业应用角度阐述该技术优势，以及对其应用必要性，希望可以对相关工作者带来一些启示。
关键词：计算机仿真技术;化工;应用
伴随科学技术逐渐发展进步，化工行业设施装置逐渐趋于大型化、复杂化发展，自动化水平逐渐提升，操作要求更加严格。需要相关操作人员与技术人员渐渐提升自身业务能力与水平，不单确保生产设备能够稳定安全与长期运行，还需要有关工作者对于发现事故做到尽快合理处理，争取避免有所损失。在化工行业里，传统培训体系偏向于师傅带领徒弟传帮带形式，而有关工作人员对于故障处理的能力，通常要靠长时间实践积累为主，还要具备资历师傅将其所掌握的原封不动传授给徒弟。该方式比较真实，但却受到授培训时间与周期限制，培训内容缺少丰富性，某种程度上有可能增加相关工作者独立上岗时间，不符合生产技术可持续发展与生产装置更新所需。
1应用计算机仿真技术重要性
化工行业常需要针对部分具体工程设备与工艺流程予以操作，才逐渐深入至岗位操作人员，然后通过培训，培训工作通常结合实物挂图与微缩器具将知识传授出去，传授过程比较枯燥。实物挂图与教具基于实用因素与经济因素，并不选择大尺寸，致使所有培训工作人员详细掌握相关操作与原理。结合3D技术绘制能够让设备形象更趋于逼真化，可做任意旋转，使培训工作人员可实现全方位观察工艺与设备[1]。结合Flash技术制作设备动画有效代替挂图，对设备动态进行演示的时候更为生动形象，帮助相关人员针对设备工作原理予以掌握，能够很好带动培训人员热情。并且，使用设备较为方便，对使用要求可以很好满足。
2基于计算机仿真技术化工数据模型
结合计算机做仿真模拟，是把化工过程数理带入计算机当中，接下来经计算机把工艺过程进行模拟与反映。所有原理基于人为因素转变，可以得到与之匹配反应过程与反应结果变化值。通常情况下它存在下述优势。其一，友好人机交互界面。当前，诸多化工业模拟软件设计规则都以微软公司为基础，使相关工作者能快速上手并投入相关操作中，让相关人员感到轻松便捷，培养浓厚实验兴趣，并充分调动起工作积极性与能动性。其二，对工程装备的性能反应较为真实[2]。要充分分析化工设备反应过程，建立同它相互匹配模型，凭借实验把所有过程全权反映出来，对操作工人熟练快速掌握操作技能非常有利。我们在下述 文章 中列举一个化工工业常会涉及到的一个模型，希望可以供相关操作人员参考。计算机仿真系统具有许多特点，如重复、复杂性和多个，20世纪50年代初，西方国家一直在计算机仿真系统的动态和静态特性进行了研究，并取得了非常重要的影响。仿真系统对我国化工行业也进行了一系列的设计和研究，但也限于静态研究范畴。
3针对电子数字方面的研究
基于计算机仿真系统的特点，可以把它看作是非线性的本质，及其相对高阶的时候，分析 方法 和经典控制理论，计算机模拟在化工系统动态性能研究是非常困难的[3]。本文通过计算机在电子数字计算机系统微积分方程，计算，介绍了结合时域动态性能指标体系，这将最终调整方案出来。第一，系统是稳定的;第二，在数值计算时，系统的输入值等于0.0123;第三，在排除干扰因素，把化学工作在正常状态;第四，干扰因素考虑在内的情况下，各种干扰因素也作为单独的个体来处理。本文通过预测校正格式，欧拉方法是迭代微分方程数值积分计算。
4计算机仿真系统的改进方案
当前，化工仿真系统应用范围很广，但由于化工设备操作和较大的工艺流程不同，当前的仿真软件，仿真机器，更好的培训新员工无法满足，因此，未来的新的仿真技术和仿真软件的发展空间仍然是大[4]。未来，应该与自动控制理论相结合，适当参考校正环节能有效地改善系统动态性能的质量，使其有较高的稳定性和抗干扰能力。可以连接到气体的输入端仿真系统的微分和积分负反馈环节，最终会使动态性能大大提高，它相当于系列的介绍和链接。我们计算的结果可以看出，只要相应的参数选择正确获得超出预期的效果。微分和积分部分的结构可以被视为一种天然气供应预感桥，放置在相同的速度管道温度传感器已经变成一座桥两个手臂，表达时间常数很小，时间常数相对较长。仿真系统的输入结构的负面反馈链接到系统具有更好的动态性能。基于基本知识理论，修正的链接对系统控制精度的影响，通过计算结果我们可以看到，只要精心挑选的组件参数，达到理想的效果是指日可待。我们提倡这项计划的最明显的特征是它简单易操作，换句话说，只要其中一个传感器连接到导管，同时本文串并联在同一桥臂上面的。连接到放大器的输入和先进的网络，结合线性系统的自动控制原理做提前修正原则，与放大器的输入电阻和电容组成先进的网络，可以很好的改善系统的动态品质。讨论上述3种改进方案是基于先进的理论为基础，由计算结果可以看到，他们所有的3种基本上可以改善系统的动态品质。第一种和第二种的系统还可以明显改善方案来提高抗干扰能力。和改进项目的这些类是基于现有技术的前提下，没有相对比较容易实现的障碍。当然，想把他们对实际系统的引用，还需要很长一段时间。
5结语
目前，计算机仿真技术生产与培训方面应用比较多，所以，要着重强化对仿真软件与仿真机器开发设计，计算机仿真技术进一步推广，要对该项技术加速深化，让它的应用范围与性能得以提升。计算机仿真技术应用，促进高新技术更进一步发展，促进科学技术加速发展，同一时间为化工行业提供更为广阔发展空间。未来可持续发展当中，化工行业把握计算机仿真技术应用 措施 ，为企业赢得更多收益。
参考文献：
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《 计算机仿真技术及其应用 》
随着计算机技术的发展和系统科学的全面开发，结合计算机技术、控制技术、图像技术、三维技术等技术的进步，衍生了一门全新的科学技术——计算机仿真技术。计算机仿真技术在近些年不断的发展，而且科学家在众多的领域都联合计算机机仿真技术进行开发，并取得了良好的成果。本文通过对计算机仿真技术的概况进行阐述，探讨计算机仿真技术的应用。
一、计算机仿真技术的定义
计算机仿真技术通过对科研工程人员和系统操作管理人员进行研究，利用计算机多种软件分析、设计、模拟实际环境，进行仿真的科学实验的技术。计算机仿真技术比真实试验更加省时省力，大大节约科研成本。所以计算机仿真技术一经推出，就受到人们极大的喜欢。
二、计算机仿真技术各阶段的发展及未来发展的趋势
计算机仿真技术根据计算机、图形图像、建模、三维、系统等技术的发展可以分为以下四个阶段发展：
(1)模型试验阶段
(2)数字化仿真阶段
(3)图像化仿真阶段
(4)虚拟现实技术阶段计算机仿真技术在这四个阶段里，每个阶段的发展都各种特色及侧重点。如模型试验阶段就是注重试验建模;数字化仿真就是对计算机数字化设计;图像化仿真注重运用图像进行表达设计;虚拟现实技术采用特色设置配备三维技术，是仿真技术更加逼真。随着社会的发展，计算机 网络技术 的进步，结合人们的生活需求，计算机仿真技术越来越趋于人性化。在未来，计算机仿真技术会朝着几个趋势进行发展：分布式、协同式、沉浸式、网络环境式的计算机仿真技术。如分布交互仿真就是运用计算机网络技术把各地分散的仿真实验进行串联起来构建一个网站的仿真实验环境。协同式仿真就是建立配合生产协同作用。沉浸式仿真就是满足纵向信息分享的要求，使得数据更加直观，更便于分析。网络环境式仿真就是建立在虚拟网络的仿真模式，这种就更具有普遍性。这几个计算机仿真技术发展的方向，从纵向和横向都有发展，至于多方位的满足人们多计算机仿真技术的要求，这也加快了计算机仿真技术的推广。
三、计算机仿真的步骤及技术核心
计算机仿真技术研发的步骤可以分为三大步：一是建立数学模型二是数据模型的程序化三是仿真实验。第一步建立数学模型，即是科研这通过多方面的考究分析，建立起一个特定的具有边际的数据模型来进行对象研究。第二步数据模型的程序化，即是对数据模型进行数字化及编程化。第三步仿真实验即是对已经建好的模型，进行仿真式的模拟实验，形成一个系统的仿真模式。经过这三大步奏，便能得到想要的仿真数据。计算机仿真的关键技术有面向对象的仿真、分布交互仿真、智能仿真三个主要关键技术。这三大关键技术，纵横相互关联的，而且是逐层递进的关系。智能化仿真将是未来的发展趋势，更能满足人们的需求。
四、计算机仿真技术的应用
计算机仿真技术由于它的优越性且高性能多样性，越来越被各行各业看好，并应用与实际的生产中。如航空航天、航海、企业生产、地理勘探、交通运输、农业、 教育 、军事国防、还有各项的科研设计等等，都应用了计算机仿真技术。我们可以根据计算机仿真技术使用的功能及范围，把计算机仿真技术的应用分为：系统的研发及理论研究应用、产品研发应用、人才培育应用。
(一)系统的研发及理论研究应用
在开发研究新的项目是，都需要到对各种数据进行分析，而计算机仿真技术就能应用在这些项目的研发中，通过仿真建模，便能对各个系统的研究，还有理论分析，收集各种数据。如：对航空航天技术的研究应用，主要是对火箭、航天飞船等模拟实验，收集需要的数据等。军事军方领域应用，多先进的军事设备、战地环境进行模式实验。()产品研发应用计算机仿真技术应用于企业产品生产或者各种产业研发生产中，比如工业制造行业的仿真，根据企业生产的产品、建立产品模型、测量产品功能、外观是否能满足需求。医学领域的仿真，对医疗设备或者仿真医疗试验。这些技能节约研发成本，节约人力物力。而且还能提高科技人员的整体技能水平。
(三)人才培育及教育应用
计算机仿真在训练和教育领域中的应用可以是多方面的，比如，在学校的实践教学中，可以仿真虚拟的企业见习，丰富了实践教学的内容，提高的效率、节约能源。在如航天员训练等仿真实验，一方面保证安全、而且还减低了成本，达到预期的效果。计算机仿真技术还在进一步的开发中，在未来，计算机仿真技术在更多的领域得到应用。
五、 总结
随着计算机技术、网络技术、系统知识科学、控制技术的再发展，计算机仿真新技术会发展的突飞猛进。而且计算机仿真技术隐藏着巨大的效益，不管对于哪行哪业，未来计算机仿真技术必将达到产业化，这就使得计算机仿真技术在各个领域越来越广泛的应用，为人类的发展，又翻开了一个全新的篇章。
《 汽车理论教学中计算机仿真技术的应用 》
1课程 教学方法 探讨
汽车理论是一门涉及内容较多、理论性很强、综合多个学科的专业课程，不同于其他汽车专业课程那么形象直观，学生普遍反映难以掌握。根据课程教学内容及其特点，选择适用的教学方法是提高教学效果的关键。对于基本概念、工作原理、受力分析图、曲线图、数据表以及一些结论性的知识点，可以采用多媒体中的文字、图表和动画等方法展示，既可达到直观明了的效果，又可提高教学效率。涉及公式推导和受力分析内容的，宜采用传统的黑板板书教学方式。因为传统的黑板推演过程更能容易引导学生进行 逻辑思维 和 抽象思维 ，对得到的结论印象也会更加深刻。对于比较复杂、抽象的教学内容，可以应用计算机仿真平台通过动画视频，以及现场调取模型进行分析等方式辅助教学，将其形象化以提高学生的感性认识，避免了让教师空洞地陈述、学生想象地去理解的局面，从而提高教学效果。对于汽车性能实验，特别是汽车的操纵稳定性和平顺性实验，由于实验条件的限制多数无法开展。而通过应用计算机仿真技术可以设计与实施一些虚拟仿真实验，从而弥补了实验教学内容的不足。汽车理论课程除理论教学和实验教学内容之外，一般还附带课后作业、课外大作业、课堂演讲以及后续汽车理论课程设计等环节，由于课后题目一致、项目任务单一、可用的计算工具也比较局限(常用 Excel 或Matlab)，往往造成大量抄袭，不利于学生能力的培养与公正的评价。可以考虑以项目为驱动将多种计算机仿真技术融入实践教学环节，以加深学生对理论知识的理解，并激发学习和研究的兴趣。在教学过程中，需要根据具体的教学内容选择恰当的教学手段，结合传统教学方法与现代教学方法，使其发挥各自优势才能获得更好的教学效果。
2计算机仿真技术应用方法探讨
在汽车理论教学中，合理应用计算机仿真技术将对课程的教学和学生的学习效果、对后续课程设计与毕业设计，以及对学生工程软件应用能力的培养带来很大的帮助。下面将从如下几点探讨其应用方法：
2.1建立汽车性能仿真分析辅助教学模型库
首先应根据汽车理论教材，结合学生的具体理解情况，合理选择应用点，对某些重点、难点以及不易讲述的地方，考虑能否应用计算机仿真技术进行辅助教学。应用计算机仿真软件建立汽车性能仿真分析实例库与模型库，在课程教学中可以随时调用视频录像与仿真模型，将汽车的一些结构运动、参数调整、性能分析、曲线变化等复杂问题在课堂中进行动态仿真演示。这样老师就可以方便地进行讲解，并给学生提供了直观、形象的过程与结论，学生理解起来会更容易。同时在教学过程中，向学生展示计算机仿真技术在汽车领域的应用，还可激发学生利用相关软件对理论知识进行学习和应用，为后续课外实践、课程设计、毕业设计等环节打下基础。由于课程所涉及的应用点可能较多，所以模型库建设之初，工作量较大，不过这对学校精品课程建设和直接改善课程教学效果来说是十分必要且一劳永逸的。
2.2各种仿真软件在专业教学中的优势
根据不同计算机仿真软件的专业优势，合理应用于汽车理论教学中，使复杂问题的分析变得直观、清晰，并能激发学生的学习兴趣。Matlab软件是进行汽车性能计算的常用工具，具有强大的数值计算和图形功能，可以方便地完成各种汽车性能的计算;同时，利用Matlab的数值计算函数和Simulink模块，可以对汽车理论中复杂的过程进行仿真分析和求解。这些计算和分析的结果都可以通过Matlab提供的可视化手段呈现给学生，有助于清晰地阐释抽象的概念。[4]车辆性能仿真软件CRUISE是一款专门为汽车传动系统匹配而设计的整车性能仿真软件。模块化的建模方式将整车分为发动机、离合器、变速箱、主减速器等汽车模块，同时设有循环行驶工况、爬坡性能分析、稳态行驶性能分析等计算任务，可方便地进行传统汽车、新能源汽车整车动力性、经济性计算与动力装置参数的匹配分析。与Matlab软件不同的是，该软件建模方便，不同的模块参数和计算任务可以详细、方便地进行设置，更加接近汽车实际模型，计算结果也更加精确。该软件在汽车动力传动系统仿真方面具有其他仿真软件无法比拟的专业性和灵活性，在国内外汽车行业应用十分广泛。ADAMS是一款在汽车行业应用较为广泛的机械系统多体动力学仿真软件，其中ADAMS/CAR模块为一款整车设计软件包，它能够快速建造高精度的整车虚拟样机模型，通过高速动画，直观地再现各种虚拟实验工况下整车的动力学响应，大大减少了对物理样机的依赖。在汽车理论教学中，可通过ADAMS/CAR在虚拟环境中实现悬架、转向系统的运动分析，同时还可进行汽车操纵稳定性和平顺性等相关的仿真实验，解决了由于客观条件限制不能进行的实验教学环节。另外，在汽车仿真技术研究领域还有ADVISOR，CarSim/TruckSim等工程软件，凭借自身的优势和特点，应用也较为广泛。2.3计算机仿真技术在项目驱动实践教学模式中的作用目前多数汽车理论教学进行的课后作业、课外大作业和汽车理论课程设计，以Matlab软件应用较为广泛。通过Matlab软件进行编程计算可对汽车的多项性能进行分析，但是应用Matlab使学生过多偏重于公式计算与编程，具有一定的局限性。而且，单一的课题任务往往伴随大量的抄袭，不利于学生独立解决问题与公正的评价。以多类课题项目为驱动将不同计算机仿真软件应用于汽车理论各个实践教学环节，可解决上述问题。[5]实施过程中，需要构建多个贴合汽车实际使用性能的课题项目，并以同类型仿真软件的应用进行分组学习和指导，使学生在项目学习及完成过程中加深对理论知识的理解及实际应用，激发学生实际分析问题、解决问题的能力。
3计算机仿真技术应用实例
3.1Matlab软件应用实例
汽车的动力性是汽车各种性能中最基本、最重要的性能。其中，在绘制一下曲线图，如驱动力-行驶阻力平衡图时，以往的教学方法基本是课堂讲授曲线的作图方法，给一个课本已经绘制好的某车型的曲线，然后由曲线分析汽车各档的驱动力的变化。可根据发动机转矩拟合公式、驱动力计算公式、行驶阻力计算公式及车速计算公式，
3.2CRUISE软件应用实例
利用CRUISE软件模块库，可快速搭建传统汽车及新能源汽车动力传动系统仿真模型，通过设置计算任务，对整车动力性、经济性等进行仿真计算。同时，软件自身也提供了多种汽车模型模板，便于初学者进行学习。图3为软件自身提供的传统后轮驱动汽车(FR)动力传动系统仿真模型，通过设置计算任务，可得到丰富的有关汽车动力性、经济性的文本和图表结果分析文件。为设置UDC循环工况后，计算得到的发动机工作点分布示意图，可对发动机与整车动力装置参数进行匹配分析提供依据。
3.3ADAMS软件应用实例
在汽车理论教学中，可通过ADAMS/CAR在虚拟环境中实现汽车操纵稳定性和平顺性等相关的仿真实验，解决实际实验条件限制带来的问题。在ADAMS/CAR中用户可以通过模板自行创建模型，也可调用共享数据库中的系统或整车模型进行仿真分析。以汽车操纵稳定性中的单移线实验为例，对某车整车操纵稳定性进行了虚拟仿真。可根据标准设置实验条件，通过仿真计算，将实验结果以动画、曲线图等方式展现。ADAMS/CAR所提供的仿真实验平台，可使学生方便地进行各种有关操纵稳定性、制动性、平顺性虚拟实验，弥补了实验教学内容的不足。
4结束语
将计算机仿真技术应用到汽车理论教学，可以使教学质量得到明显提高。形象、生动的仿真模型分析与演示，既便于老师的讲述，又使学生对理论知识有了深刻的理解，克服了客观实际条件对理论教学的制约，同时也能培养学生对相关软件学习的兴趣与应用能力。当然充分利用多种计算机仿真工程软件的优势来辅助教学，还需要大量的准备工作，但考虑到对教学效果的提高改善与学生理论知识的学习，这将是十分必要。
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模糊PID控制器的设计与仿真研究
摘 要:提出了一种模糊PID控制器的设计与仿真方法.该控制系统适用于碱回收炉的水位控制、火电厂锅炉
水位控制以及其他领域的水位控制.其结构简单、参数调整方便、快捷.另外,借助于Matlab模糊控制工具箱和
Simulink仿真工具进行的仿真试验,表明控制效果很好.
关键词:模糊PID控制器;仿真;2-D控制表
中图分类号:TP391.9 文献标识码:A
0 引言
目前,模糊控制理论及模糊控制系统的应用
发展很快,显示出模糊控制在控制领域具有广阔
的前景.模糊控制已成为智能控制的重要组成部
分.在工业过程控制中,因为PID控制器所涉及
的设计算法和控制结构简单,不要求非常精确的
受控对象的数学模型,且众多的过程控制软件都
带有PID控制器的算法模块,而被广泛应用于工
业过程控制中.但是,PID控制器参数的整定尚需
工程技术人员才能完成,对于存在时滞、非线性等
因素的系统更难整定,调试过程中经常出现超调、
振荡等影响系统正常运行的现象.模糊控制器具
有不依赖控制对象精确的数学模型,减弱超调、防
止振荡等优点[1].由此本文合理结合两种控制算
法的优点提出一种调整系统控制量的模糊PID
控制器,这种控制器在大偏差范围内利用模糊推
理的方法调整系统控制量U,而在小偏差范围内
转化为PID控制,并以给定的偏差范围自动完成
二者的转化[2].本文将讨论调整系统控制量的模
糊PID控制器的设计与仿真.并以一个具体的水
位对象为例给出该控制器的设计与仿真实例.
1 模糊PID控制器的设计
该控制器中主要包含二维的模糊控制器和
PID控制器.在大偏差范围内通过模糊控制器实
现过程控制.模糊控制通过模糊逻辑和近似推理
方法,让计算机把人的经验形式化、模型化,根据
给定的语言控制规则进行模糊推理,给出模糊输
出判决,并将其转化为精确量,馈送到被控对象
(或过程)的.其中所使用的模糊控制器为常用的
二维模糊控制器.在实际应用中,一般是用系统输
出的偏差E和输出偏差的变化率EC作为输入信
息,而把控制量的变化作为控制器的输出量,以此
确定模糊控制器的结构.Ke和Kec表示量化因
子, Ku表示比例因子.并且在实际微机模糊控制
中,一般先确定出模糊控制规则,然后将此表存入
存储器中,这样在实际的过程控制中,微机根据采
样到的E和EC通过查询控制规则表求得控制量
U,馈送到控制对象实现过程的模糊控制.小偏差
范围内通过传统的PID控制算法实现过程控
制[3].二者通过系统的偏差E实现自动切换.这
样既可以通过模糊控制器加快过程动态响应过
程,减弱超调和振荡现象,减弱调试过程对正常工
作运行的影响,又可以通过常用的PID控制器在
小偏差范围内实现精确控制,减少纯模糊控制器
带来的稳态误差.图1是某水位的调整系统控制
量的模糊PID控制系统[4].选取某水位误差E及
其误差变化率EC和控制量U的论域分别为:
E={-6,-5,-4,-3,-2,-1,-0,+0,1,2,
3,4,5,6};
EC={-6,-5,-4,-3,-2,-1,0,1,2,3,4,
5,6};
U={-7,-6,-5,-4,-3,-2,-1,0,1,2,3,
4,5,6,7}.
选取某水位误差E及其误差变化率EC和控
制量U的语言变量值分别为:
E={NB,NM,NS,NZ,PZ,PS,PM,PB};
第22卷第3期甘肃联合大学学报(自然科学版) Vol.22 No.3
2008年5月Journal of Gansu Lianhe University (Natural Sciences) May 2008 EC={NB,NM,NS,Z,PS,PM,PB};
U={NB,NM,NS,Z,PS,PM,PB}.
依据操作者的控制经验,可建立水位模糊控
制系统的模糊控制规则如表1所示.
图1 模糊控制系统
表1 模糊控制规则表
EEC
NB NM NS Z PS PM PB
NB PB PB PM PS PS PS PS
NM PB PM PS PS PS PS PS
NS PM PS PS PS Z Z Z
NZ PS PS Z Z Z NS NS
PZ PS PS Z Z Z NS NS
PS Z Z Z NS NS NS NM
PM NS NS NS NS NS NM NB
PB NS NS NS NS NS NM NB
实际模糊控制器的2-D控制表可利用
MATLAB编制MATLAB语言求得[5].在Mat-
lab命令窗口中运行此M文件,可画出如图2所
示的E、EC、U隶属度函数图形,并得到表2的2
-D控制表[6],存放到计算机存储器中去,在某水
位实际过程控制中,计算机通过查表程序既可得
出相应的控制量U,实现对象的控制.
图2 隶属度函数
表2 2-D控制表
ECE
-6 -5 -4 -3 -2 -1 -0 +0 1 2 3 4 5 6
-6 4 4 4 2 0 0 0 -3 -4 -4 -5 -6 -6 -6
-5 4 4 4 2 0 0 0 -3 -3 -3 -4 -5 -5 -6
-4 4 4 4 2 0 0 0 -3 -3 -3 -3 -4 -5 -6
-3 4 4 4 2 0 0 0 -1 -3 -3 -3 -3 -4 -5
-2 4 4 4 2 0 0 0 0 -3 -3 -3 -3 -3 -4
-1 4 4 4 2 2 2 2 0 -3 -3 -3 -3 -3 -3
0 4 4 4 4 4 4 4 0 -3 -3 -3 -3 -3 -3
1 4 4 4 4 4 4 4 0 -1 -1 -1 -3 -3 -3
2 5 4 4 4 4 4 4 0 0 0 -1 -3 -3 -3
3 6 5 4 4 4 4 4 2 0 0 -1 -3 -3 -3
4 7 6 5 4 4 4 4 4 0 0 -1 -3 -3 -3
5 7 6 6 5 4 4 4 4 0 0 -1 -3 -3 -3
6 7 7 7 6 5 5 5 4 0 0 -1 -3 -3 -3
2 某厂水位模糊控制系统的仿真
某厂水位对象的传递函数为G(s) =
0·033/s(11.5s+1).选取水位误差E的基本论域
为[-25mm,+25mm],则E的量化因子Ke =
6/25=0.24,选取误差变化EC的基本域为[-6,
76 甘肃联合大学学报(自然科学版) 第22卷6],则EC量化因子Kec=6/6=1,选取U的基本
域为[-102,102],则控制量U的比例因子Ku =
102/714.57.在水位正常时,突加25mm阶跃信
号对水位系统作定值扰动仿真.在Matlab的
Simulink工具中构造模糊控制系统模型如图3所
示.双击图中的任何模块,可打开该功能模块来完
成参数的设定或修改[3].
图3 水位模糊控制系统的Simulink实现
如对图3进行仿真,须先运行上述给的M文
件,以获得二维表,然后选择Simulink中的
Start,启动仿真过程,就可通过Scope观察系统
的仿真结果,仿真结果如图4所示.由图4可以看
出:在水位上升段,模糊PID控制比新型PID[7]调
节时间短、超调小,并且对系统对象参数变化有很
好的鲁棒性[8],从而证明该控制器可以获得较好
的动态性能指标,达到了良好的控制效果.
图4 水位模糊控制系统的仿真结果
3 结论
本文介绍了模糊PID控制器的设计方法,并
利用Matlab中的模糊工具箱设计该控制器,有机
地将模糊PID控制器与Simulink结合起来,实现
PID参数自调整模糊控制系统的设计和仿真[4].
并将该控制器具体应用某厂水位的控制器设计,2
-D控制表的建立,以及模糊控制系统的设计与
仿真实现.此方法能大大减轻设计者的工作量,且
参数修改也十分方便.我们既可修改被控对象,也
可修改输入输出的量化论域、语言变量、隶属函数
及控制规则等[9].仿真结果:该控制器改善了控制
系统的动态性能,增强了其实用性,控制效果良
好.
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77第3期 刘悦婷:模糊PID控制器的设计与仿真研究 The Study of Fuzzy-PID Controller Design and Simulation
LIU Yue-ting
(School of Science and Engineering,Gansu Lianhe University,Lanzhou 730000,China)
Abstract:A fuzzy-PID controller design and simulation method is presented in this paper. The control
system is suitable for the recovery furnace water level control,power plant boiler water level control
and other areas of water control. Its structure is simple,parameter adjustment convenient and fast.In
addition,it shows that the controller works well through the use of fuzzy control Matlab Simulink sim-
ulation tool kit and the simulation.
Key words:fuzzy-PID controller;simulation;2-D control form
(上接第57页)
表5 柴油加抗磨剂前后测量数据表
测定序号加剂前结果/μm加剂量/(mg/kg)加剂后结果/μm降低程度/μm
1 50880160314270194238
2 486 100 315 171
由表5可见,同种柴油加入抗磨剂的量与润
滑性的降低程度并不成比例,开始加入一定比例
降低的幅度较大,到一定程度降低的幅度逐渐减
小.柴油抗磨剂种类繁多,它们对柴油润滑性的改
变程度不尽相同.
3 结论
用高频往复试验机法考察柴油润滑性准确可
靠.柴油组分复杂,其润滑性好坏不同,柴油的酸
度越大,润滑性越好.润滑性与硫含量、粘度等性
质没有良好的对应关系.柴油抗磨剂种类繁多,对
柴油润滑性的改变程度不尽相同.加入抗磨剂的
量与润滑性的降低程度不成比例.
参考文献:
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Study of the Lubricity of Diesel Fuel Samples by Using the
High-frequency Reciprocating Rig
MA Tian-jun,WEI Hai-cang
(Petrochina Lanzhou Petrochemical Subsidiary,Lanzhou 730060,China)
Abstract:The lubricity of diesel fuel samples and the diesel components are analyzed by the high-fre-
quency reciprocating rig. Accuracy and Repeatility of the method are inspected.The correlations are
primary discussed and confirmed between the lubricity and the contents of sulfur,acidity,viscosity of
the diesel fuel,ect.
Key words:diesel fuel; the high-frequency reciprocating rig(HFRR);lubricity
78 甘肃联合大学学报(自然科学版) 第22卷
