模糊自整定pid在雙容水箱液位開(kāi)題報(bào)告

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1、雙容水箱液位模型預(yù)測(cè)控制開(kāi)題報(bào)告班級(jí)（學(xué)號(hào)）：自控0802（2008010853）姓名：金釗指導(dǎo)教師：劉麗華一、綜述人們生活以及工業(yè)生產(chǎn)經(jīng)常涉及到液位和流量的控制問(wèn)題，例如飲料、食品加工，居民生活用水的供應(yīng)，溶液過(guò)濾，污水處理，化工生產(chǎn)等多種行業(yè)的生產(chǎn)加工過(guò)程，通常要使用蓄液池。蓄液池中的液位需要維持合適的高度，太滿容易溢出造成浪費(fèi)，過(guò)少則無(wú)法滿足需求。因此，需要設(shè)計(jì)合適的控制器自動(dòng)調(diào)整蓄液池的進(jìn)出流量，使得蓄液池內(nèi)液位保持正常水平，以保證產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效益。這些不同背景的實(shí)際問(wèn)題都可以簡(jiǎn)化為某種水箱的液位控制[1]問(wèn)題。因此液位是工業(yè)控制

2、過(guò)程中一個(gè)重要的參數(shù)。特別是在動(dòng)態(tài)的狀態(tài)下，采用適合的方法對(duì)液位進(jìn)行檢測(cè)、控制，能收到很好的生產(chǎn)效果。水箱液位控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)用非常長(zhǎng)廣泛，可以把一個(gè)復(fù)雜的液位控制系統(tǒng)簡(jiǎn)化成一個(gè)水箱液位控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。比例、積分、微分(proportionintegrationdifferentation,PID)控制是迄今為止最通用的控制方法,大多數(shù)反饋回路用該方法或其較小的變形來(lái)控制。由于過(guò)程控制系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的復(fù)雜性及變量間的關(guān)聯(lián)性和非線性等原因,找到一組適合整個(gè)系統(tǒng)大范圍控制的合適的PID參數(shù)相當(dāng)困難,對(duì)要求控制范圍寬、響應(yīng)快且連續(xù)可調(diào)系統(tǒng)PID就顯得

3、力不從心。模糊控制與PID控制相結(jié)合則顯示了巨大的優(yōu)越性,不但具有PID控制精度高等優(yōu)點(diǎn),又兼有模糊控制靈活、適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn),對(duì)復(fù)雜控制系統(tǒng)和要求高精度的伺服系統(tǒng)可獲得優(yōu)良的控制效果,是近年來(lái)控制領(lǐng)域十分活躍的一支分支。二、研究?jī)?nèi)容以控制系統(tǒng)的MATLAB仿真為前提[2~3],研究模糊PID控制效果,并基于過(guò)程控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的雙水箱液位系統(tǒng),采用MCGS組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn),在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)上對(duì)模糊PID算法進(jìn)行應(yīng)用研究。在常規(guī)PID基礎(chǔ)上加上1個(gè)模糊調(diào)節(jié)環(huán)節(jié),將其與常規(guī)PID控制結(jié)合起來(lái),構(gòu)成模糊PID控制,在線對(duì)PID3個(gè)參數(shù)進(jìn)行整定。電動(dòng)調(diào)節(jié)閥調(diào)

4、節(jié)上水箱進(jìn)水流量,采用雙閉環(huán)串級(jí)控制上、下水箱的液位,使下水箱液位保持恒定,液位變送器對(duì)上、下水箱液位進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量。并使用串接控制可改善其調(diào)節(jié)過(guò)程動(dòng)態(tài)性能,并且其副回路可以較快地消除作用于內(nèi)回路的擾動(dòng)。本系統(tǒng)以下水箱液位為主調(diào)節(jié)參數(shù),上、水箱液位為副調(diào)節(jié)參數(shù),構(gòu)成串級(jí)控制系統(tǒng)。當(dāng)壓力傳感器檢測(cè)的液位信號(hào)與給定液位值進(jìn)行比較后,則輸入模糊PID控制器,其輸出作為比例積分調(diào)節(jié)器的給定值,當(dāng)與上水箱液位傳感器檢測(cè)到的液位信號(hào)比較后,再送入比例積分調(diào)節(jié)器,其輸出則可控制電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度,調(diào)節(jié)進(jìn)水流量,實(shí)現(xiàn)水箱液位的控制。一、實(shí)現(xiàn)方法及預(yù)期目標(biāo)本次設(shè)計(jì)

5、用THPCAT-2型現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)置（DDZ-III型常規(guī)儀表側(cè)）來(lái)完成，THPCAT-2型現(xiàn)場(chǎng)總線過(guò)程控制對(duì)象系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置是由實(shí)驗(yàn)控制對(duì)象、實(shí)驗(yàn)控制臺(tái)、實(shí)驗(yàn)掛件、FCS控制柜及上位監(jiān)控PC機(jī)五部分組成。本設(shè)計(jì)主要有三大部分內(nèi)容：1模糊PID控制算法的實(shí)現(xiàn)；2組態(tài)界面的實(shí)現(xiàn)；3現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試。其中模糊PID控制算法是重點(diǎn)也是難點(diǎn)。模糊PID控制算法的編寫與模擬要用到matalb軟件，算法中需要的數(shù)據(jù)要在THPCAT-2型現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)置上來(lái)測(cè)得。本系統(tǒng)采用MCGS組態(tài)軟件[4]實(shí)現(xiàn)模糊PID控制器,對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。采用模糊PID

6、控制的下水箱液位較常規(guī)PID控制具有響應(yīng)速度快,且能較快地達(dá)到穩(wěn)定,從而改善系統(tǒng)的性能.二、進(jìn)度安排1-3周：閱讀老師推薦的書，弄懂基本原理和實(shí)驗(yàn)大概流程步驟，寫開(kāi)題報(bào)告。4-5周：實(shí)現(xiàn)模糊PID控制算法的編寫工作。6-7周：編寫MCGS組態(tài)程序。8-9周：上機(jī)調(diào)試修改相關(guān)參數(shù)完成最后的工作。10-14周：巽寫論文。三、參考文獻(xiàn)[1]金以慧.過(guò)程控制[M].北京:清華大學(xué)出版社,2003:103?122.[2]劉金琨.先進(jìn)PID控制及其MATLAB仿真[M].北京:電子工業(yè)出版社,2003.[3]李明偉,等.模糊液位控制器的設(shè)計(jì)與MATLAB

7、仿真[J].自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用,2006,25(6):21-22.[4]孫亞燦,吳興華.模糊自適應(yīng)PID算法在MCGS中的實(shí)現(xiàn)[J].控制工程,2007,14(2):157?160.