摘要:随着当代过程控制技术的日益成熟、生产线更新、生产设备成本降低等诸多因素的发展与要求，需要研究和开发更为先进的控制策略。水箱液位控制系统是设计和开发先进液位控制策略的一个开放式平台，它具有观察直观、测量容易、组态灵活等特点。国内外许多学者和工程技术人员基于该类装置做出了重要的研究报告，以验证重要的理论成果和指导生产实践。

　　　本论文以双容水箱液位控制系统为对象，在系统设计、建模与仿真、控制器设计、实验测试和监控平台开发等方面进行了系统的研究工作，具体内容如下：介绍了过程制技术的发展与应用，阐述了双容水箱液位控制系统研究及意义。介绍了系统机理建模的基本思想与方法，对单容水箱与双容水箱液位控制对象进行建模，采用机理建模与系统辨识相结合的方法得出系统的精确模型，进而设计PID控制器，并进行了系统仿真实验与性能分析。对模糊PID控制进行介绍，基于改进增量式PID控制的不足之处，设计了水箱液位模糊PID控制控制器。

　　　仿真实验和物理实验结果表明所设计的模糊PID控制器能够使控制对象快速稳定地达到控制指标，提高水箱液位控制系统的控制性能。

关键词：液位控制；模糊PID；双容水箱

目录

摘要

ABSTRACT

第1章 绪论-1

1.1 课题研究的背景与意义-1

1.1.1 过程控制技术的发展与应用-1

1.1.2 控制算法的研究与发展-2

1.1.3 多容水箱液位控制系统研究及意义-3

1.2 本文的主要工作及组织安排-4

第2章 数学模型的建立-5

2.1 数学建模的基本概念-5

2.2 系统水箱建模-5

2.2.1 单容水箱建模-5

2.2.2 双容水箱建模-7

　　2.3 模型结构参数的确定-9

2.4 本章小结-11

第3章 系统的硬件架构及软件设计-13

3.1 液位控制方案-13

3.1.1单回路控制系统的基本概念及特点-13

3.1.2 串级控制系统的基本概念及其特点-14

3.2 系统软件设计-14

3.2.1 单回路控制程序设计-16

3.2.2 串级控制程序设计-17

第4章 基于模糊PID控制算法的控制器设计-19

4.1 PID控制器概述-19

4.2 模糊PID控制器设计-20

4.2.1 模糊PID控制器的发展与应用-20

4.2.2 精确量的模糊化-21

4.2.3 模糊控制器的变量选取与控制规则-22

4.2.4 控制器的仿真与实验-27

4.3 本章小结-30

第5章 结论-31

5.1 工作总结-31

5.2 展望-31

参考文献-32

致谢-34