基于自适应模糊pid控制的多容水箱的液位控制

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1、学校代码：10289分类号：U671.3密级：公开学号：132030045江苏科技大学硕士学位论文基于自适应模糊PID控制的多容水箱的液位控制研究生姓名李阳导师姓名高键申请学位类别工学硕士学位授予单位江苏科技大学学科专业控制理论与控制工程论文提交日期2016年4月25日研究方向先进控制与智能系统论文答辩日期2016年6月7日答辩委员会主席朱志宇评阅人2016年6月7日分类号：U671.3密级：公开学号：102030049工学硕士学位论文基于自适应模糊PID控制的多容水箱的液位控制学生姓名李阳指导教师高键副教授江苏科技大学二O一六年六月A

2、ThesisSubmittedinFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringLiquidLevelControlOfMultiCapacityWaterTankBasedOnAdaptiveFuzzyPIDControlSubmittedbyNameLiYangSupervisedbyProfessorNameGaoJianJiangsuUniversityofScienceandTechnologyJune,2016江苏科技大学学位论文原创性声明本人郑重声

3、明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：年月日摘要摘要在现代化的工业生产中，过程控制扮演着十分重要的角色。人们一般会选择温度、液位、流量和压力等作为被控物理量，本论文所选用的被控对象是水箱液位，实验仪器为A3000过程控制系统。A3000过程控制系统具有很强的工业特性，可以模拟各种工业生产过程。自

4、适应模糊PID控制器由于不需要进行建模，并且它的鲁棒性和抗干扰性能较强，所以得到了广泛的应用。本文在下面架构下采用了自适应模糊PID控制器对多容水箱液位进行了控制。本文的主要工作内容如下：本文首先介绍了PID控制、云模型控制和模糊控制，并有效地将算法结合起来，设计出云PID控制器和自适应模糊PID控制器，利用Simulink仿真软件对水箱系统进行液位的仿真。从仿真中可以看出自适应模糊PID控制器的控制效果更好，说明它具有一定的鲁棒性。在自适应模糊PID控制器的基础上，加入了粒子群算法，设计出一种新型的智能控制器。利用粒子群算法先对自适应

5、模糊PID控制器的参数进行离线修正，然后将优化得到的参数值赋给相应的参数，这样它就可以弥补模糊控制器和PID控制器的参数选择问题的缺陷。将此新型控制器运用到水箱系统中，并在MATLAB中对控制系统进行了仿真，仿真结果表明此新型智能控制器的控制效果优于常规PID控制器和自适应模糊PID控制器。然后本文就单容、双容水箱的原理和特性进行了简要的分析，依照它的原理和特性制定了控制策略，并且设计出自适应模糊PID控制器。使用MATLAB软件编写自适应模糊PID控制器的程序和组态王软件设计出水箱现场的监控画面。简要的介绍了MATLAB与组态王的数据

6、交换和PC客户端与A3000系统的连接。然后就A3000系统进行实验，从实验可以得出该控制算法的可行性。最后对全文进行了总结，分析了本文设计的控制器的优点以及值得改进的地方，并对今后的研究指出了方向。关键词：粒子群算法；模糊PID控制器；A3000系统；液位；MATLAB；IAbstractAbstractProcess-controlsystemsplayanimportantroleinmodernindustrialproductionprocess.Peoplewillgenerallychoosethetemperature,

7、liquidlevel,flowandpressureasthecontrolledphysicalquantity.Thecontrolledobjectofthisarticleiswaterlevel.TheexperimentalapparatusisanA3000processcontrolsystem.Ithasstrongindustrialfeatures,whichcansimulateavarietyofindustrialprocesses.TheadaptivefuzzyPIDcontrollerdoesn’tn

8、eedtoestablishmodel.Furthermore,itsrobustnessandanti-jammingperformanceisstronger.Soithasbeenusedwidely