液位控制系统中的pid控制方式

《液位控制系统中的pid控制方式》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、摘要木论文的主要目的是设计双容水箱液位控制系统并对它进行相关的研究。在这次设计中，将会用到所学过的一些知识，括自动控制原理技术，过程控制技术，和智能控制技术等，以实现对双容水箱液位的控制。作为一个过程控制实验装置，双容水箱液位控制系统具有强大的实验功能，它不仅可以实现对单入单出的一阶对象、二阶对象、和非线性双入双出对象的控制，而且还可以作为一种多功能型实验设备去验证各种工业过程的控制算法。木论文研究的内容首先是对被控对象建立数学模型，然后对数学模型进行分析，并求取的传递函数。接着，设计PID控制器，在MATLAB/SIMUL

2、INK环境下建立双容水箱控制的仿真模型，对PID控制算法进行仿真研究，通过仿真实验，证明该设计方法可行性和该算法的正确性。然后再设计模糊PID控制器，用同样的方法进行仿真研宄，观察实验数据，比较两次得出的实验效果，来进行论证，得出模糊PID控制器比单纯的传统PID控制器要有更好的控制性能这一结论。关键词：双容水箱；液位控制；数学模型；PID控制器；模糊PID控制器1绪论1.1课题提出的背景随着现代工业和科学技术的飞速发展，人们对控制系统的控制精度、响应速度、稳定性与适应能力的耍求越来越高。每一个先进、实用的控制算法的出现都会

3、对工业生产具有巨大的推动作用。然而，当前的学术研究成果与实际的生产技术应用水平并不是同步的，有的甚至相差儿十年。在我国，越是高深的、先进的控制理论，其研究机构越是局限于少数的高校或者科研院所，正是这个原因，使我国许多领域的生产技术远远落后与同领域的科研技术，但这并不能代表我们的研究成果落后；反而，在国内的某些控制领域，其技术水平己接近甚或超越了国外同行。当然，仅就先进理论技术应用于工业生产领域的状况来讲，与发达国家相比，我们仍然存在着较大的差距。究其原因，是有多方面的，但是，一个很重耍的原因就是理论研究缺乏实际背景的支持，理

4、论的算法一旦应用于实际就会遇到各种各样的问题，制约了应用技术的发展。所以，我们耍将包括控制算法在内的任何研究都耍结合实际情况，尽可能的逼近实际环境，寻找近于实际的研究结果。1.2课题研究的意义液位是工业生产过程控制中很重要的被控变量。工业生产中的润滑汕、冷却水、调速汕、汕质加工、液态燃料供应、废汕净化、溶液加工与传输等场合，常需对容器中液位进行奋效可靠的控制，否则将不能使液体循环系统乃至整个机组正常运行。另外，在这些生产领域里，极容易出现操作失误，引起事故，造成厂家的损失，而在实际生产中，液位控制的准确程度和控制效果也直接影

5、响工厂的生产成本、经济效益甚至设备的安全系数。所以，为了保证安全、方便操作，就必须研究歼发先进的液位控制方法和策略。工业上，许多被控对象的整体或局部都可以抽象成双容水箱的数学模型，它们具有很强的代表性，所以，建立双容水箱液位控制的数学模型是非常有意义的。冋吋，对双容水箱的数学建模以及控制方法的探讨也会对工业中液位控制系统的研究有着重要的指导意义，例如工业锅炉、结晶器液位控制。而且，双容水箱的液位控制可以作为研究更为复杂的非线性系统的基础，具奋较强的理论性，属于应用基础研究。同吋，它具有较强的综合性，涉及控制原理、智能控制、流

6、体力学等多个学科。1.3液位控制的特点及现状由于工业过程控制的需要，特别是在微电子技术和计算机技术迅猛发展的推动作用下，国外液位控制技术发展迅速，并在智能化、自适应、参数自整定等方面取得了成果，尤其是以美国、德国、日木、瑞典的技术领先，都生产出了一批商品化的、性能优异的液位控制器及仪器仪表，且在各行业广泛应用。目前，我国的液位控制也主要是以传统的MD控制器为主，它只能适应一般的系统控制，难于控制滞后、复杂、时变的系统控制。而适应于较高控制场合的智能化、自适应控制仪表，国内技术还不十分成熟，形成商品化并广泛应用的控制仪表也比较

7、少。所以，有必要将传统的PID控制和模糊控制技术相结合，加快系统的响应速度，减小系统的超调量，缩短系统的过度时间，以获得更好的稳定性和魯棒性。1.5控制器发展现状锊能控制器是以自动控制技术和计算机技术为核心，集成微电子技术、电力电子技术、信息传感技术、显示与界面技术、通信技术、电磁兼容技术等诸多技术门类而形成的高科技产品。锊能控制器作为一类电子器件，核心部件是以微控制器（MCU）芯片或数字信号处理器（DSP）芯片，依据不同功能要求辅以外围模拟及数字电子线路，并置入相应的计算机软件程序，经电子加工工艺制造形成。锊能控制器是各种

8、终端产品屮最关键的部件之一，先进性与可靠性往往成为终端产品技术水平的标志和质量水平的标志。哲能控制器现状及今后的发展有以下几个特点：1、市场规模保持较快增长态势，未来发展空间广阔。2、应用领域广泛，家用电器和汽车电子领域应用率较高。3、技术水平日趋成熟，产品向智能化、高性能化方向发展。4、