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最优控制与智能控制基础文献总结报告基于模糊控制的单容水箱液位控制系统学生姓名: 班级学号: 3134 110 任课教师: 段洪君提交日期: 20 16. 06. 22 成绩: 1 研究背景及意义液位是过程控制中的一个重要参数,它对生产的影响不容忽视。为保证生产的安全和高效,有必要进行先进的液位控制方法和策略的研究与开发[2] 。为了保证安全生产以及产品的质量,对液位进行及时有效地控制是非常必要的。水箱液位控制是液位控制中的一个主要问题,它在工业过程中普遍存在,具有代表性且非常实用[3] 。液位控制的策略对液位精度有着重要的影响,因此,根据不同的需要选择适当的控制算法极为重要[4] 。模糊控制作为一种典型的智能控制方法,因其不依赖于过程模型、鲁棒性好、抗干扰能力强等优点而备受关注。目前模糊控制的理论研究较为深入,但模糊控制的应用尚不成熟。本文将模糊控制理论应用于过程控制装置的单容水箱液位控制系统的设计中,实现对单容水箱的液位模糊控制。 2 液位模糊控制的研究现状 研究现状我们的过程控制实验装置是基于工业过程物理模拟对象,集自动化仪表技术、计算机技术、通信技术、自动控制技术为一体的多功能实验装置,包括流量、温度、液位、压力等热工参数。过程控制系统的被控对象包括上位水箱、中位水箱、下位水箱,控制装置有传感器、调节阀、交流变频器、流量传感器、调节器等。本文所论述的液位模糊控制系统构造如下: ①被控对象为上单容水箱; ②采用液位传感器扩散硅压力变送器感测上位水箱和中位水箱液位,仪表变送器通电预热后分别在零压力和满量程压力下检查输出电流值。在零压力下调整零点电位器,使输出电流为 4mA ,在满量程压力下调整量程电位器,使输出电流为20mA 。传感器精度为 级。因为二线制,故工作时需提供 24V 直流电源; ③采用电/ 气动调节阀作为执行机构,其输入信号气动为( ~ )MPa , 电动为 0~10、4~20mA (带电/气阀门定位器); 水箱水位模糊控制器的建立本章利用模糊数学工具及模糊控制理论知识,建立一个水箱水位模糊控制器,水位模糊控制器可以设计为二维控制器,即输入量是水位误差和误差变化率, 输出量是阀门控制量,但由于过程计算量大,计算复杂所以此章仅采用一维系统, 即单输入——单输出统,较复杂的二维系统将在下一章里利用 MUTLAB 软件构建, 并仿真。图 2—1为水位模糊控制系统的基本结构。图2-1 水位模糊控制系统 输入输出语言变量语言值的选取及其赋值表我们选取误差语言变量、控制语言变量的语言值为 5个,即{PL ,PS,O, NS,NL} 。设误差、控制量语言变量的论域分别为 X、Y,量化等级都为 9个。有 X=Y={-4 ,-3,-2,-1,0,1,2,3,4} 图2—2给出了输入、输出语言变量的隶属函数。表2-1 给出了语言变量的赋值表图2-2 输入输出语言变量的隶属函数图量化等级隶属度语言值-4-3-2-101234 1 0 000 00000 0000000 表2-1 输入输出语言变量赋值表 控制规则描述总结人的控制水位策略,设计水位控制器包括 5条规则如下: R