基于PID的单容水箱液位控制系统的实现.doc

摘要：水箱液位控制在生产生活中扮演了重要的一环,要想保证工业生产良品率高、产量高、能耗少、安全性高，就必须精准测量和控制水箱液位。因此需要研究相关的控制手段。

本论文使用了经典的PID控制器对水箱液位控制系统进行设计与研究。首先在排除外界干扰因素的理想状况下，完成对水箱液位系统数学模型的构建，带入数据，得出传递函数；然后调节四种控制方法参数，使系统处于输出效益最稳定时的相关参数；再次，改变P、I、D参数使用控制变量法-，可以看出改变不同参数会对输出衰减曲线造成不同的影响，对比系统性能；最后分析输出效益最高时相关参数并得出结论。

整个仿真过程基于MATLAB中的simulink工具箱进行，整定参数得到系统输出效益最高时的参数。实验结果表明：比例-积分-微分控制系统设计优于其他三种调节方式，其调节时间短，稳态误差较小，系统响应快，符合要求，是理想的单容水箱液位控制方法。

关键词：水箱液位控制；PID控制；MATLAB仿真 

目录

摘要

Abstract

前   言-1

1. 单容水箱系统分析-2

1.1 单容水箱系统简介-2

1.2 单容水箱控制系统建模过程-2

1.3 水箱液位控制系统设计意义-5

2. PID控制理论分析-6

2.1 PID控制器的特点-6

2.2 PID调控规律-6

2.2.1 比例调节（P调节）-6

2.2.2 积分调节（I调节）-7

2.2.3 微分调节（D调节）-7

2.2.4 比例-积分调节（PI调节）-8

2.2.5 比例-微分调节（PD调节）-8

2.2.6 比例-积分-微分调节（PID调节）-8

3. 基于PID的单容水箱液位控制系统的仿真研究-9

3.1仿真软件原理及使用方法介绍-9

3.1.1 MATLAB软件简介-9

3.1.2 Simulink仿真工具箱-9

3.2多种调节方式的系统设计与仿真-9

3.2.1比例(P)控制系统设计与仿真-9

3.2.2积分(I)控制系统设计与仿真-12

3.2.3比例-积分（PI）控制系统设计与仿真-13

3.2.4比例-积分-微分(PID)控制系统设计与仿真-16

3.3小结-20

总   结-21

参考文献-22

致   谢-23