基于DCS的模糊液位控制系统设计.doc

摘要:在工业制造生产和日常生活中，常见的的一类问题就是液位控制问题。与此同时，对于工业制造过程来说，液位是一个非常重要的研究参数。它对过程控制生产生活的影响也非常大。在不同行业所具备不同的控制系统中，要求性能稳定，在速度要求，鲁棒要求等其他方面也各不相同。为了改善且提高生产制作过程中的各种性能稳固，对液位这个参数，深入地进行有效地控制是非常值得研究的。此次课题用的是中控过程控制---CS4000实验设置装备，针对JX-300X  DSC的水箱液位控制系统，通过编写SCX 语言来设计模糊控制的算法，以及利用SCKey 组态软件来设置模拟水箱液位的组态。

在现代工业生产当中，大多利用单容液位控制系统来模拟生产过程，因为它自身具备很多特征，例如：非线性、滞后、超调等。但是对于单容液位控制系统来说，利用经典PID控制的要求的被控对象参数不变，这样一来想要保障控制过程顺应系统的参数变动和工作任务的变化就很困难，实现不了达到理想成果的目的，另一方面，模糊控制具备一些可以稳固互补经典PID的性质，例如，具有很强的鲁棒性，并且对变动的参数不是很敏感等特征。但也有缺点就是控制的精确度不太满意。所以，假定可以将模糊控制环节结合到经典PID控制理论当中去，使用模糊控制理论对PID的参数进行整定，这样当遇到系统参数发生改变，工作条件出现变动时也能使系统更好的顺应突发条件。因为目前阶段液位控制总是会遇到无法建立数学模型的复杂系统的情况，所以，借助供控制系统建模、仿真及优化的仿真软件包MATLAB+Simulink对模糊控制液位系统的水箱液位进行系统建模，模糊控制。经过调试，得到理想效果后，结合DCS硬件系统，可以通过观察监控画面中检测到的液位的实时曲线，进一步的整定PID各项参数，从而分析参数发生改变对液位控制系统性能所产生的的影响。

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关键词： JX-300X DSC；液位控制；MATLAB仿真；模糊PID控制

目  录

摘  要

ABSTRACT

第一章  绪  论-1

1.1液位控制的研究目的和意义-1

1.2 液位控制的发展现状-1

1.3 课题研究路线-2

1.4 本章小结-4

第二章 模糊控制和PID控制器理论概述-5

1.1 模糊控制-5

1.1.1模糊控制的原理-5

1.1.2模糊控制的现状及发展趋势 -5

1.2 PID控制器-6

1.2.1 PID控制器的意义-6

1.2.2 PID控制器原理-7

1.3 本章小结-7

第三章 液位控制系统建模-8

3.1 液位控制系统建模-8

3.2实验室水箱数据采集建模-10

3.3本章小结-10

第四章 液位控制系统的仿真与研究-11

4.1 Simulink简介-11

4.1.1 Simulink下的建模系统介绍-11

4.1.2 Simulink 的基本模块介绍-11

4.2 经典PID的控制系统仿真-11

4.3纯模糊液位控制仿真与研究-12

4.4模糊PID液位控制仿真与研究-13

4.5 仿真曲线对比图-17

4.6 本章小结-18

第五章 DCS下的水箱控制系设计-19

5.1 JX-300X DCS系统特点及简介-19

5.1.1 JX-300X DCS系统总述-19

5.1.2 JX-300X 系统硬件-19

5.1.3 JX-300X 系统软件-20

5.2 DCS硬件平台-20

5.3硬件连接设计-21

5.4水箱模型设计过程-22

5.5水箱硬件控制设计-22

5.5.1 水箱组态设计-22

5.5.2 水箱程序下载编译-22

5.6 本章小结-23

第六章  结果与数据分析-24

6.1水箱数据分析-24

6.2 本章小结-26

总    结-27

参考文献-28

致    谢-29