液位系统PID控制及仿真 9000 6.docx

毕业论文（设计）题目：液位系统PID控制及仿真英文：PIDControlandSimulationofLiquidLevelSystem二级学院：电气与电子工程学院专业：电气工程及其自动化姓名：学号：指导教师：日期：2019年5月诚信声明本人声明：1、本人所呈交的毕业设计（论文）是在老师指导下进行的研究工作及取得的研究成果；2、据查证，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，毕业设计（论文）中不包含其他人已经公开发表过的研究成果，也不包含为获得其他教育机构的学位而使用过的材料；3、我承诺，本人提交的毕业设计（论文）中的所有内容均真实、可信。作者签名：日期：年月日液位系统PID控制及仿真摘要三容水箱是使用较为广泛的、具有很大代表性的工业数学模型之一，具有很重要的研究意义。液位控制是工业控制中最常用的方法之一，由于液体本身的摩擦等因素的影响，使得控制对象具有一定的滞后性，具有非线性的特点。PID控制是最常用的控制算法之一，由于其工况范围广而且其功能简单。考虑到三荣水箱的代表意义，这里选择将其作为研究对象，使用MATLAB作为研究工具对其进行PID和模糊PID控制的建模以及仿真，并且将两者的仿真结果进行对比分析。关键词：传统PID；模糊PID；三容水箱；MATLAB仿真；PIDControlandSimulationofLiquidLevelSystemABSTRACTThree-tankwatertankisoneofthemostextensiveusedandrepresentativeindustrialmathematicalmodels,whichhasveryimportantresearchsignificance.Liquidlevelcontrolisoneoutofamultitudeusefulusedmeansinindustrialcheckon.Duetotheinfluenceoffactorssuchasthefrictionoftheliquiditself,thecontrolobjecthascertainhysteresisandnonlinearcharacteristics.PIDcontrolisoneofthemostwide-rangingappliedcontrolalgorithmsanditswideoperatingrangeandsimplefunction.Inthispaper,themodelingandsimulationofrepresentativethree-tankPIDandfuzzyPIDcontrolaredeeplystudiedanddiscussedbyusingMATLABsimulationsoftware,andthetraditionalPIDcontrolandfuzzyPIDcontrolarecomparedandsummarized.Keywords：TraditionalPID;FuzzyPID;Three-capacitywatertank；Matlabsimulation;目录一、论述61.1研究背景与意义61.2文献综述61.3研究现状81.4写作思路9二、液位系统的控制与建模102.1PID控制原理102.2三容水箱的设计要求112.3水箱的数学模型11三、各算法研究及原理133.1比例控制算法133.2积分控制算法143.3微分控制算法163.4PID控制算法参数整定173.5模糊PID简介18四、PID控制算法研究及仿真194.1PID控制算法选择194.2PID控制器设计19五、模糊PID控制算法研究及仿真225.1模糊PID控制算法模型225.2模糊控制器原理225.3模糊PID控制规则235.4建模与仿真235.5仿真结果分析24参考文献26致谢28一、论述1.1研究背景与意义在自动化控制系统中，液位控制是过程控制中的一个不可缺少的方法，此项控制方式在各种不同的生产中都能够起到重要的作用；对于工程师来说，深刻的理解在水箱系统中液位控制的原理能够极大的提高其专业素养。在这个系统之中，直接实施控制的构件是电机，控制方式是阀门。因为流体本身所具有的一些特征以及相关构件在运动过程带来的摩擦等不良影响，再加上液位变化的速度相对来说比较缓慢，导致的直接结果是液位变化的过程失去了理想状态下的线性特征，所以若能够保证此控制装置具备足够的可依赖性，便能够极大的提高整个系统的性能。三容水箱模型具有代表意义，对其进行深入的研究能够给实际生产带来足够的借鉴。由于传统PID控制方法简单方便、可控性强而被广泛应用于自动化控制过程，特别是在这种能够能够以数模的方式来表示的自动化控制过程，具备极高匹配度。不过若要使用传统的PID方式的话，那么首