浅议三容水箱液位控制系统的研究

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1、华中科技大学硕士学位论文三容水箱液位控制系统的研究姓名：侯燕申请学位级别：硕士专业：控制理论与控制工程指导教师：尹泉20061107华中科技大学硕士学位论文摘要开发经济实用的教学实验装置、开拓理论联系实际的实验内容，对提高课程教学实验水平，具有实际意义。本文以一种过程控制实验装置——三容水箱液位控制系．,统(ThreeTankWaterControlSystem，rrrwC9为研究对象，分析了各种组态对象的模型建立方法，研究了各种控制算法。作为一个过程控制实验装置，三容水箱液位控制系统具有强大的实验功能：不仅可以实现单入单出一阶对象、二阶对象、三阶对象和非线性双

2、入双出对象，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。文中介绍了三容水箱液位控制系统的总体硬件结构，分析各种对象的工作原理、以及各种组成部件的特性，给出了实验设置方案；介绍系统的软件平台，讨论系统软件设计中采样周期的选取，数据的预处理以及步进电机指令脉冲形式的选取和实现问题。由于系统所用的迸水阀门和泄水阀门是非线性元件，对它们的非线性特性进行了详细的讨论和分析，给出实际中使用的线性化方程和补偿算法，用解析的方法对本系统实现的各种组态对象进行了数学建模；讨论了时滞系统的参数辨识问题，给出了实际中使用的具有鲁棒性的辨识算法。论文以三容水箱液位控

3、制系统为对象，对液位过程系统的PID控制算法进行分析，在此基础上研究了系统的模糊控制算法和双入双出对象的解耦方法，仿真和实验证实了算法的有效性。文中的建模与控制方法已用于实验教学，取得了满意的效果。关键词三容水箱液位控制系统模糊Pill控制解耦控制I华中科技大学硕士学位论文AbstractItissignificanttodevelopappliedexperimentdeviceandexperimentcontentwhichcombinestheoryandpracticetoimproveexperimentallevelofcourseteaching

4、．ThemethodofmodelbuildingandseveralcontrolalgorithmsofThreeTankWaterContr61System仃Twcs)isintroducedandstudiedinthisthesis，satisfyingtheneedofControlTheory&Engineeringlaboratoryconstruction．TTWCS．asaprocesscontrolexperimentdevice，hasapowerfulexperimentfunction．ItcannotonlyserveasSISOs

5、ubjectsoffirst-order,second—order,third—orderandnonlineartwoinputsandtwooutputssubjects，butalsocanserveasamultiplefunctionexperimentdevicetotestifymanykindsofalgorithms．Thethesisspecifiesthehardwarestructure，theworktheoryofvarioussubjectsandthecharacteristicofthecomponentsoftheindepe

6、ndentdesignedTrwcsasawhole．Thethesispresentstherealsettingscheme；Thethesisintroducesthesoftwareplatformofthedevice．Anditrecommendsthemethodotselectingthesampletimeolthesystemanditalsoshowstheformselectionmethodandsoftwaresolvementofthepulsetodrivethestep—motor．Forthenonlinearitiesoft

7、heinputwatervalveandtheleakvalve，thethesisdiscussesandanalysesthemindetail．Itgiveslinearequationsandanonlinearcompensationalgorithmwhichisusedintheapplicationandgivesmodelsofthecomponetsofthedevice．Basedonallofthese，itdiscussestheidentificationproblemoftime—delayparameterandgivesarob

8、ustidentific