基于模糊自适应PID的液位系统控制及其鲁棒性分析

摘要

现代工业过程控制系统日趋复杂化、大型化,尤其是被控对象变得越来越复杂,这使得传统的控制方法难以获得满意的控制效果。模糊控制策略以其新颖的思维为这类复杂不确定系统的控制提供了新的途径。
　　液位是一些工业过程控制对象的主要被控参数之一,在许多行业中均存在对液位的控制。本文基于THFCS-1高级过程控制系统实验装置,对其液位控制系统主要进行了以下研究:
　　1.通过机理推导建立水箱液位控制系统的数学模型,然后对实验实测数据进行分析,通过参数辨识得出系统模型中的参数。
　　2.针对水箱液位系统,通过选取合适的隶属度函数和模糊控制规则,分析确定误差量化因子、误差变化率量化因子和误差积分量化因子,设计模糊自适应PID控制器。
　　3.分别从阶跃响应、抗干扰性和被控对象参数发生变化三方面,分析模糊控制器、PID控制器和模糊自适应PID控制器对水箱液位系统的控制效果。首先通过MATLAB/Simulink仿真,分析液位控制系统中单容和双容水箱模型的液位控制效果,然后在THFCS-1高级过程控制系统实验装置上分析单容水箱模型的液位控制效果。
　　仿真和实验结果表明:在改善被控对象的动态和稳定性能、抗干扰性以及对参数时变的鲁棒性等方面三种控制方法均有效,其中模糊自适应PID控制器效果较好。

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第一章 绪论

1.1 过程控制研究现状与发展

1.2 模糊控制研究现状与发展

1.3本文研究的主要内容

第二章 控制算法的理论基础

2.1 PID控制算法

2.2 模糊控制算法

2.3模糊自适应PID控制算法

第三章 液位系统模型和控制器设计

3.1 液位控制系统实验装置

3.2液位控制系统建模

3.3 模糊自适应PID控制器的设计

第四章 仿真及实验结果分析

4.1 仿真研究

4.2 水箱液位实验控制

4.3 仿真及实验结果分析

第五章 总结与展望

5.1 研究工作总结

5.2 展望

参考文献

攻读硕士期间的研究成果

致谢