模糊控制在液位控制中的仿真研究

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1、模糊控制在液位控制中的仿真研究中文摘要液位控制是工业过程控制中的典型控制之一，工业生产过程中的液位控制早期大多采用PID控制方法实现。常规的PID控制器具有算法简单、可靠性高、无静差等优点。其核心是参数的整定，对于确定性的被控对象通过适当地调整PID的三个参数，可以获得比较满意的控制效果；但对于大时滞、时变的、非线性的复杂系统，则较难以整定PID参数，因而比较难以达到预期效果。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，但它的稳态精度差。针对这一问题，本文在参考了大量国内外文献的基础上，提出了将模糊控制和其他控制相结合的方法，对不同类型的典型的液位模型

2、做了仿真研究。首先简要介绍了模糊控制的特点和发展状况，指出了它的局限性；然后分别针对具有时变、大滞后的液位对象，确定了模糊控制和PID结合及模糊控制和预测控制相结合的方法，并对这两种方法做了必要的介绍。其次，对液位对象动态特性进行分析，并对单容水箱和双容水箱动态模型进行推导。再次，在变参数时用PID控制算法进行阶跃响应的曲线仿真，效果不是很理想；由此提出了模糊自适应PID控制策略，可在控制过程中实时优化控制器参数，使控制器参数与模型参数匹配，较好的实现对模型参数变化时液位对象的控制，此仿真结果表明该系统具有比常规PID更优良的特性。最后，在探讨模糊预测控制机理的基础

3、上，针对具有大惯性、有时延的液位对象，给出了一种用模糊控制和预测控制相结合的复合控制方法。该模糊预测控制在模糊控制的基础上加入预测环节，通过增加相位超前减少时间滞后所带来的影响，准确预测液位变化趋势。仿真表明，该方法有着较高的稳态精度和动态特性，对实际液位控制具有较好的指导意义。关键词：液位对象；模糊控制；模糊PID控制；模糊预测控制FuzzyControlAndItsSimulationResearchInLiquidLevelControlABSTRACTLiquidlevelcontrolisoneofthetypicalcontrolinindustrial

4、processcontrol，intheearlydaysmostusedmethodoftheliquidlevelcontrolinindustrialprocessiSPIDcontrolmethod．ConventionalPIDcontrollerhasmanyadvantages，forexampleitsalgorithmissimple，itisreliableandnon‘static．Thecoreofwhichissettingparameters，theuncertaintyobjectcanachievesatisfactorycontro

5、lresultsthroughpropertuningthreeparametersofPID；buttothelargelag、thetime-dependent、nonlinearcomplexsystems，itisdimculttotunethePIDparametersSOthatitiSmoredifficulttoachievethedesiredresults．Fuzzycontrollerhasoutstandingmeritsthatdonotrelyonmathmodelofobjectandwhoseadaptingabilityisstro

6、ng，butitsstaticaccuracyispoor．Onthebaseofstudyoflotsofhomeandabroadthesis，combinedwithFuzzy．Controlandothercontrolmethodispresentedaimingattheaboveproblems，andmakeasimulationstudytodifferenttypesoftypicalLevel-Model．Firstly,featuresanddevelopmentoffuzzycontroliSintroducedsimply，itslimi

7、tationsispresented；Thenrespectivelyaimingatthetime—dependentandlargeloglevelobject，methodscombinedwithfuzzycontrolandPIDandcombinedwithfuzzycontrolandpredictivecontrolisdetermined，andalsothesetwomethodsisintroducednecessarily．Secondly,dynamiccharacteristicsoflevelobjectareanalyzed，dy