PID参数模糊自整定控制在液位控制系统中的应用.pdf

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1、第29卷第4期北京信息科技大学学报Vo1．29No．42014年8月JournalofBeijingInformationScienceandTechnologyUniversiAug．2014文章编号：1674—6864(2014)04—0086—04PID参数模糊自整定控制在液位控制系统中的应用金钊，刘丽华(北京信息科技大学自动化学院，北京100192)摘要：针对液位控制过程中存在的大滞后、时变、非线性的特点，提出了PID参数模糊自整定控制算法。运用阶跃响应测试对双容水箱液位系统建立数学模型选取恰当的隶属度函数和PID控制规则，设计PID参数模糊自整定控制器。最后，利用MATLAB工

2、具对PID参数模糊自整定控制算法和传统PID控制算法进行仿真比较。仿真结果表明，与传统PID控制算法相比，PID参数模糊自整定控制算法具有超调小、调整时间短等特点。关键词：阶跃响应测试；数学模型；PID参数模糊自整定控制器；仿真中图分类号：TP242．6文献标志码：AApplicationoffuzzyself-tuningPIDcontroltowaterlevelcontrolsystemJINZhao，LIULi—Hua(SchoolofAutomation，BeijingInformationScienceandTechnologyUniversity，Beijing100192

3、，China)Abstract：Consideringthecharacteristicsoflonglag，nonlinearityandvariationwithtimeintheprocessoflevelcontrol，afuzzyself-tuningPIDcontrolalgorithmisputforward．Thewaterlevelsystemofadouble—tankisstudiedinthispaperandthemathematicalmodelisconstructedthroughstepresponsetest．Membershipfunctionand

4、fuzzyPIDcontrolrulesareselectedtodesignafuzzyself-tuningPIDcontroller．Finally，thecomparisonbetweenfuzzyself—tuningPIDcontrolalgorithmandconventionalPIDcontrolalgorithmisconductedthroughtheMATLABsimulation．Thesimulationresultsdemonstratedthat，fuzzyself-tuningPIDcontrolhasmoreadvantagesoverconventi

5、onalPIDcontrolonsmallovershootandshortsettingtime．Keywords：stepresponsetest；mathematicalmodel；fuzzyself-turningPIDcontroller；simulation数模糊自整定控制算法结合了常规PID控制算法和U引舌模糊控制方法的优点，可以在线调整PID参数，使控液位控制是以液位为控制参数的控制系统，在制系统的响应速度快，过渡时问缩短，超调量减小，工业生产各个领域都有广泛的应用。采用恰当的控振荡次数少等，该方法具有较强的鲁棒性和稳定性。制策略对液位进行检测、控制，能实现较好的控制效1

6、液位控制系统结构及其建模果。在工业控制中可以把复杂的液位控制系统简化成一个水箱液位控制系统来进行研究，这对实1．1水箱系统结构际控制有一定的借鉴意义。THPCAT．2实验装置如图1所示，其中水箱液THPCAT．2型现场总线控制系统是一种可以模位控制系统由计算机、水箱、水泵、压力传感器、电动拟多种对象特性的实验装置。本文基于此实验装置调节阀等构成。本装置结合了当今工业现场过程控进行双容水箱液位控制方法研究，并运用阶跃响应制的现状，是一套集自动化仪表技术、计算机技术、测试建立系统数学模型，其建模方法可以推广到实通讯技术、自动控制技术及现场总线技术为一体的际工业生产中，具有一定的实际意义。多功

7、能实验设备。该系统包括流量、温度、液位、压对于液位控制过程中存在的大滞后、惯性大、非力4大热工参数，可实现系统参数辨识、单回路控线性等特点，人们设计了多种先进的智能控制器，制、串级控制、前馈一反馈控制、滞后控制、比值控PID参数模糊自整定控制器便是其中之一。PID参制、解耦控制等多种控制形式。本装置控制部分根收稿日期：2014~5-20作者简介：金钊，男，硕士研究生；通讯作者：刘丽华，女，副教授。88北京信息科技大学学报第29卷表3