基于模糊控制的双容水箱液位控制系统设计.doc

摘要:液位控制是工业过程控制中的经典控制之一,目前，大多采用常规PID控制方法来实现对工业生产过程中的液位控制。因为对于确定性的被控对象可以通过调节常规的PID控制器的三个参数来得到满意的控制效果，且常规PID控制器具有算法简单、结构简单、适用性强等特点从而被广泛利用。然而对于非线性、时变性，滞后性强的复杂系统，由于PID参数难以整定,因而比较难以达到预期效果。

针对这一问题，本文在参考了大量资料后了解到模糊控制器具有不依赖对象的数学模型,适应能力强的突出优点，所以本文设计把模糊控制器运用于液位控制中。基于学校实验室里A3000过程控制实验系统双容水箱液位控制实验装置平台，通过对双容水箱建模分析得出传递函数，然后采用串级控制液位，构成双容水箱液位串级控制系统。在双容水箱液位串级控制系统中，通过变换主调节器，并利用MAITLAB的SUMLINK工具箱进行阶跃响应曲线仿真，比较采用常规PID控制器和模糊控制器下的响应曲线，分析得出不同的控制效果。仿真结果表明，采用模糊控制的控制效果比常规PID控制更优越，更能达到预期控制效果。

关键词： PID控制；模糊控制；双容水箱液位串级控制系统；MATLAB仿真

目录

摘要

Abstract

第一章 绪论-1

1. 课题研究的背景和意义-1

2. 常规PID控制的现状-1

3. 模糊控制概况-2

3.1模糊控制简介-2

3.2 模糊控制的特点-2

4. 本文的主要工作-3

第二章 双容水箱对象建模及控制系统设计-4

1. 双容水箱液位系统的组成-4

2. 双容水箱对象机理建模-4

第三章 双容水箱液位串级控制系统的设计-7

1. 串级控制系统简介-7

2. 双容水箱液位串级控制系统的设计-8

第四章 模糊控制器设计-10

1. 常规PID控制器-10

1.1常规PID控制器的结构图-10

1.2常规PID的控制作用-10

2. 模糊控制器-11

2.1模糊控制器概述-11

2.2 模糊控制器的设计-12

第五章 双容水箱液位串级控制系统的MATLAB仿真-14

1. MATLAB软件介绍-14

2. 常规PID控制双容水箱液位串级控制系统仿真-14

3. 模糊控制双容水箱液位串级控制系统仿真-17

4. 仿真结果分析-21

第六章 结论-23

参考文献-24

致  谢-25