开题报告模糊控制在液位控制中的仿真应用设计

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1、毕业设计开题报告模糊控制在液位控制中的仿真应用设计SimulationDesignBasedonFuzzyControllerinLiquidLevelControl学生学号：学生姓名：专业班级：指导教师：职称：起止日期：毕业设计开题报告1．课题来源及选题的目的和意义随着工业生产的飞速发展，人们对控制系统的控制精度、响应速度、系统稳定性与适应能力的要求越来越高。而实际工业生产过程中的被控对象往往具有非线性、时延的特点，应用常规的控制手段难以达到理想的控制效果，研究对非线性、时延对象的先进控制策略，提高系统的控制水平

2、，具有重要的实际意义。本文所提及的双容水箱液位控制系统是一种可以模拟多种对象特性的实验装置。常规的PID控制器在非线性时变，滞后较大的系统中鲁棒性不强，控制效果不理想。而模糊PID控制器既具有模糊控制灵活而适应性强的优点,又具有常规PID控制精度高的特点,在工业控制中得到广泛的应用。通过本课题的研究，使学生掌握文献资料检索、软件功能分析、方案定制以及论文写作方法，并养成科学、严谨、诚实、一丝不苟的工作作风；同时提高本专业学生的动手实践能力，并初步掌握模糊控制的控制方法以及主要手段。2．本课题所涉及的内容国内外研究现

3、状综述PID控制器问世至今凭借其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便等优点成为工业控制的主要技术之一。常规的PID控制器在非线性时变，滞后较大的系统中鲁棒性不强，控制效果不理想。而模糊PID控制器既具有模糊控制灵活而适应性强的优点,又具有常规PID控制精度高的特点,在工业控制中得到广泛的应用。模糊控制发展共分为3个阶段。1965～1974年是模糊控制发展的第一阶段,即模糊数学发展与成形阶段。第二阶段大约从1974～1979年,这是产生简单模糊控制器的阶段。1979年至今是发展高性能模糊控制的第三阶段。今天,模糊逻

4、辑控制技术已经应用到相当广泛的领域之中。诸如过程、张力和定位控制等非线性系统中，特别在以下系统中应用广泛：（1）在输入有大偏量或精度不足的系统中；（2）需要人的直觉调整的难以控制的系统中；（3）需要适应性处理来克服不断变化的环境过程条件的系统中；（4）必须平衡多个输入或者相矛盾的抑制力的过程中。我国模糊控制理论及其应用方面的研究工作是从1979年李宝绶，刘志俊等对模糊控制器性能的连续数字仿真研究开始的，大多数是在著名的高等院校和研究所中进行理论研究，如对模糊控制系统的结构、模糊推理算法、模糊语言和模糊文法、自学习或

5、自组织模糊控制器，以及模糊控制稳定性问题等的研究，而其成果主要集中应用于工业炉窑、机床及造纸机等的控制。近年来，模糊控制已渗透到家用电器领域。国内外现在已有模糊电饭煲、模糊洗衣机、模糊微波炉、模糊空调机等在市场上出现。-5-毕业设计开题报告液位控制系统一般指工业生产过程中自动控制系统的被控变量为液位的系统。在生产过程中，对液位的相关参数进行控制，使其保持为一定值或按一定规律变化，以保证质量和生产安全，使生产自动进行下去。液位过程参数的变化不但受到过程内部条件的影响，也受外界条件的影响，而且影响生产过程的参数一般不止

6、一个，在过程中的作用也不同，这就增加了对过程参数进行控制的复杂性，或者控制起来相当困难。因此形成了过程控制的下列特点：(1)对象存在滞后；(2)对象特性的非线性；(3)控制系统较复杂。液位控制系统在国内各行各业的应用已经十分广泛，但从国内生产的液位控制器来讲，同国外的日本、美国、德国等先进国家相比，仍然有差距。目前，我国液位控制主要以常规的PID控制器为主,它只能适应一般系统控制,难于控制滞后、复杂、时变温度系统控制。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

7、较少。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的迅猛发展以及自动控制理论和设计方法发展的推动下,国外液位控制系统发展迅速,并在智能化、自适应、参数自整定等方面取得成果，在这方面，以日本、美国、德国、瑞典等国技术领先，都生产了一批商品化的、性能优异的液位控制器及仪器仪表，并在各行业广泛应用。模糊控制有待解决的难题主要有：（1）模糊控制规则完全是凭操作者的经验或专家知识获取的，这并不能保证规则的最优或次最优，达到最佳控制的目的；（2）规则的获取没有系统的步骤可以遵循；（3）在控制过程中，外界突加干扰，参数

8、大幅度变化，原来总结的经验和规则不够等因素，都会严重影响控制质量。3．本课题有待解决的主要关键技术问题模糊控制规则完全是凭操作者的经验或专家知识获取的，这并不能保证规则的最优或次最优，达到最佳控制的目的，并且在控制过程中，外界突加干扰，参数大幅度变化，原来总结的经验和规则不够等因素，都会严重影响控制质量。因此本文首先要解决控制水箱水位的模糊控制规则，其次对控