三容水箱液位控制系统的设计与仿真

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1、第25卷第6期湖南工业大学学报VO1．25No．62011年11月JournalofHunanUniversityofTechnologyNOV．2011三容水箱液位控制系统的设计与仿真冯鹏辉，谭兮，刘国营(湖南工业大学电气与信息工程学院，湖南株洲412008)摘要：在分析了三容水箱液位控制系统结构和相应数学模型的基础上，基于MATLAB／simulink环境建立了系统的仿真模型，并对其PID参数进行了整定，提出以分段变参数PID和自适应模糊PID相结合的方法来实现系统的控制。最后利用虚拟仪器搭建控制系统平台设计控制程序，实现对整个控

2、制过程的监控和动态模拟。仿真研究结果验证了所设计的控制策略的有效性和正确性。关键词：三容水箱；液位控制；自适应模糊控制；仿真中图分类号：TH122；TH137．52文献标志码：A文章编号：1673—9833(2011)06—0051—05DesignandSimulationofThree—TankLiquidLevelControlSystemFengPenghui，TanXi，LiuGuoying(SchoolofElectricalandInformationEngineering，HunanUniversityofTechno

3、logy，ZhuzhouHunan412008，China)Abstract：Byanalyzingthestructureofthree—tankliquidlevelcontrolsystemandthecorrespondingmathematicalmode1．establishesthesystemsimulationmodelbasedonthesimulinkofMATLAB．TunestheparametersPIDandpro—posesthecombinedmethodofsegmentedvariablepara

4、metersPIDandadaptivefuzzyPIDforthecontrolofsystem．Finally．buildsthecontrolplatformanddesignscontrolprogramwiththevirtualinstrumentstorealizethecontrolprocessmonitor-inganddynamicsimulation．Thesimulatingresultveritiesthedevisedcontrolstrategycorrectandeffective．Keywords：

5、three．tank；levelcontrol；adaptivefuzzycontrol；simulation三容水箱液位控制系统是工业生产过程中多容1液位控制系统结构及数学模型流量对象的抽象模型，具较强的代表性，可模拟工三容水箱液位控制系统由水箱主体、差压变送业生产过程中一阶或多阶次、线性或非线性、单容器、气动调节阀、电磁阀、流量传感器、电气转换或多容、耦合或非耦合等特性，以判别或验证各种器、空气压缩机、水泵、多功能采集卡、计算机等控制策略性能的优劣。因而，对三容水箱的控制系组成，硬件结构示意图见图1。统进行研究有重要的理论意义和实

6、际应用价值。本文拟在分析三容水箱液位控制系统结构和工水传输箱感电r作机理的基础上，建立该系统结构的非线性模型；控器压入—算采用NI公司PCI一6251数据采集卡n和LABVIEW图形制执信输采—1机平行号集出△化开发界面，设计三容水箱液位控制系统的硬件和口器卡软件，并采用人机交互界面对控制过程进行监控和图1系统结构图动态模拟，以验证本设计的可靠性。Fig．1Thechartofsystemstructure收稿日期：201卜09-09作者简介：冯鹏辉(1988-)，男，河南洛阳人，湖南工业大学硕士生，主要研究方向为电气过程自动化，E—

7、mail：15115326391@163．com52湖南工业大学学报2011矩三容水箱的控制系统首先通过差压变送器测量3号水箱的液位，再通过采集卡将3号水箱的液位信号Q=一矣√；+鲁，o≤o；送入计算机，并通过计算机运算处理得到电磁阀开度的实时控制值。最后，通过PCI-6251采集卡的输Q=一i+；hi+√(一·0办一√·出端子，将所得控制值送给控制阀，以控制给水流量，从而实现对3号水箱的水位控制。水箱控制对象(一1o)，lo≤Ji≤6o；模型[2如图2所示。Q=一i+；hi+去(一03一·(0)j3一(0)+百424(0)j3，60

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