模糊PID控制在液位控制中的应用

论文摘要

液位控制是工业控制中的一个重要问题,针对液位控制过程中存在大滞后、时变、非线性的特点,为适应复杂系统的控制要求,人们研制了种类繁多的先进的智能控制器,模糊PID控制器便是其中之一。模糊PID控制结合了PID控制算法和模糊控制方法的优点,可以在线实现PID参数的调整,使控制系统的响应速度快,过渡过程时间大大缩短,超调量减少,振荡次数少,具有较强的鲁棒性和稳定性,在模糊控制中扮演着十分重要的角色。本文介绍了模糊PID控制在双容水箱的液位控制系统中的应用。首先建立了液位控制系统数学模型,介绍了PID控制、模糊控制以及模糊PID的基本原理,然后利用MATLABI具对控制对象进行了跟踪设定值、适应对象参数变化和抗扰动特性方面的仿真研究。仿真结果表明:模糊PID控制算法与常规PID算法相比具有鲁棒性强和动态性能好等特点,该控制方法对于双容水箱系统控制是有效的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 致谢
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的背景与意义
• 1.1.1 PID控制器的应用与发展
• 1.1.2 模糊控制产生的背景与意义
• 1.1.3 液位控制系统研究的意义
• 1.2 液位控制系统实验装置及其控制策略
• 1.2.1 水箱液位控制系统简介
• 1.2.2 液位控制系统控制对象及控制策略
• 1.3 本文的主要工作
• 第二章 液位控制系统结构及其建模
• 2.1 水箱系统的结构
• 2.2 二阶对象的结构
• 2.3 双容水箱系统的建模
• 第三章 控制算法研究
• 3.1 PID控制算法
• 3.1.1 模拟PID调节器
• 3.1.2 数字PID控制算法
• 3.1.3 PID控制器的特点
• 3.2 模糊控制算法
• 3.2.1 模糊控制的产生及发展
• 3.2.2 模糊控制的特点
• 3.2.3 模糊控制的基本概念
• 3.2.4 模糊控制的基本理论
• 3.3 模糊PID控制简介
• 3.3.1 模糊 PID控制器的发展
• 3.3.2 模糊 PID控制器的结构
• 第四章 模糊PID算法的研究与仿真
• 4.1 模糊PID控制
• 4.1.1 模糊PID控制器的基本理论
• 4.1.1.1 输入输出变量模糊化接口设计
• 4.1.1.2 模糊推理算法设计
• 4.1.1.3 模糊PID的清晰化
• 4.1.2 模糊PID控制原理
• 4.1.3 模糊PID控制算法
• 4.2 模糊 PID算法与常规PID算法的仿真比较
• 4.2.1 模糊PID与数字PID的响应性仿真比较
• 4.2.2 模糊 PID与数字 PID的抗干扰性仿真比较
• 4.2.3 模糊 PID与数字 PID的适应性仿真比较
• 4.2.4 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 参考文献
• 附录