基于模糊PID的三容水箱液位控制.doc

毕业论文开题报告毕业学校:西北民族大学指导老师: 课题题目:基于模糊 PID 的三容水箱液位控制班级: 姓名: 联系方式: 一、选题的目的意义及国内外对本课题涉及问题的研究现状: (1 )本选题的目的、意义现在,随着工业化程度的不断提高,控制对象越来越复杂,控制精度要求越来越高,传统的控制方法已不能满足控制要求,先进控制理论方法的探索和研究显得尤为重要。三容水箱液位系统在非线性、大惯性过程控制研究应用中具有广泛代表性,近年来国内外许多学者对三容水箱系统的建模方法、控制算法及故障诊断等方面进行了探讨。进一步研究三容水箱系统的控制算法并构建现代实验教学系统,在工业控制领域和工程控制论教学中都具有较为重要的理论和实际应用价值。其次,工业上许多被控对象的整体或局部都可以抽象成三容水箱的数学模型,因此对三容水箱液位控制系统的研究对工业生产中液位的控制具有重要的指导意义。(2) 国内外对本课题涉及问题的研究现状二、研究方法、研究手段和需要重点研究的问题及解决的思路(1 )三容水箱模型图1三容水箱(2) 三容水箱系统的特点三容水箱系统是有较强代表性和工业背景的对象,具有非常重要的研究意义和价值,主要是因为它具有如下特点: (1) 通过改变各个阀门的关闭或打开状态可构成灵活多变的对象,如一阶对象、二阶对象或双入多出系统对象等; (2) 三容水箱系统是典型的非线性、时延对象,所以可对其进行非线性系统的辨识和控制等的相关研究: (3) 三容水箱系统可构造单回路控制系统、串级控制系统、复杂过程控制系统等, 从而对各种控制系统的研究提供可靠对象; (4) 由于对三容水箱系统的控制主要通过计算机来完成,所以,可由计算机编程实现各种控制算法来对水箱系统进行控制,为控制算法的研究提供了良好的试验平台。(3 )三容水箱模型的建立三容水箱液位控制系统的被控对象是三容水箱,被控参数是 T3 的液位,控制参数为 T1 的进水量,使用电动调节阀改变其开度来控制其进水量。三容水箱是液位控制系统中的被控对象。若流入量和流出量相同,水箱的液位不变,平衡后当流入侧阀门开大时,流入量大于流出量导致液位上升。同时由于出水压力的增大使流出量逐渐增大,其趋势是重新建立起流入量与流出量之间的平衡关系,即液位上升到一定高度使流出量增大到与流入量相等而重新建立起平衡关系,液位最后稳定在某一高度上;反之,液位会下降,并最终稳定在另一高度上。由于水箱的流入量可以调节,流出量随液位高度的变化而变化,所以只需建立流入量与液位高度之间的数学关系就可以建立该水箱对象的数学模型。(4 )假设及相关参数定义 ,粘度可忽略不计。 ,且在其动作范围内遵循线性化准则。 ,且其液阻相等,并在整个控制过程中恒定。(5) 执行器(阀门)的数学模型(6 )数学模型的推导水槽 1: 水槽 2:)( 1 23 12 2 2QQAdt dh??)( 1 12 1 1QQAdt dh in??水槽 3: 这里 i iiR hQ?,其中)321(、、?ih i 为上中下三个水箱的液位, 1R 、 2R 、 3R 分别为阀门 VT1 、VT2 、VT3 的线性化液阻。则有如下公式 111/RhQ? 222/RhQ? 333/RhQ?按照流体力学原理,水箱流出量 0Q 与出