隨著現(xiàn)代工業(yè)的迅速發(fā)展,對(duì)控制過程精度的要求也越來越高,采用經(jīng)典的控制方法難以滿足現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的需要。雖然有很多新的控制方法被提出,但是與實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)嚴(yán)重脫節(jié),無法將控制理論應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中。因此,需要一個(gè)可以模擬工業(yè)生產(chǎn)的平臺(tái)和更加精確的控制算法,并對(duì)其進(jìn)行深入的研究,以滿足工業(yè)生產(chǎn)的需要。本文擬以德普施雙容水箱液位控制系統(tǒng)為平臺(tái),將人工蜂群算法與模糊PID控制進(jìn)行結(jié)合,對(duì)水箱液位控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和算法的聯(lián)合優(yōu)化進(jìn)行詳細(xì)的研究。首先,對(duì)水箱液位控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行設(shè)計(jì)并對(duì)其進(jìn)行建模。重點(diǎn)對(duì)控制平臺(tái)和建立模型進(jìn)行研究,一方面對(duì)控制平臺(tái)的構(gòu)成及控制原理進(jìn)行詳細(xì)的闡述,并對(duì)主要控制部件進(jìn)行詳細(xì)的說明;另一方面通過對(duì)此實(shí)驗(yàn)平臺(tái)控制原理的說明,抽象出數(shù)學(xué)模型,采用機(jī)理建模的方法對(duì)此實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行建模。其次,對(duì)聯(lián)合優(yōu)化的控制策略進(jìn)行深入研究,提出基于改進(jìn)人工蜂群算法的模糊PID控制策略(ABC-FPID)。改進(jìn)人工蜂群算法是在標(biāo)準(zhǔn)人工蜂群算法的基礎(chǔ)上將交叉操作引入到算法中,增加了種群的多樣性,避免陷入局部的最優(yōu)解,從而得到一組更加精確的PID控制參數(shù)。ABC-FPID控制策略的核心思想是利用改進(jìn)人工蜂群全局尋優(yōu)能力強(qiáng)的特性,得到一組模糊PID控制的初始參數(shù)K_p、K_i、K_d,然后利用模糊PID控制的實(shí)時(shí)監(jiān)測能力,進(jìn)行實(shí)時(shí)的在線修正,直至得到一組滿足液位控制要求的解。最后,以水箱液位控制系統(tǒng)為平臺(tái)對(duì)控制策略進(jìn)行仿真分析和實(shí)例驗(yàn)證。分別采用常規(guī)PID控制策略和ABC-FPID控制策略對(duì)雙容水箱進(jìn)行仿真分析,來比較兩種控制策略的優(yōu)缺點(diǎn),并將兩種控制策略應(yīng)用到實(shí)際的液位控制系統(tǒng)中,以此驗(yàn)證算法的有效性和優(yōu)越性。對(duì)三容水箱模型進(jìn)行仿真分析,通過三容水箱的仿真來驗(yàn)證此控制策略的普遍適應(yīng)性,可以應(yīng)用到不同的控制平臺(tái)中。該控制策略可以對(duì)復(fù)雜的控制系統(tǒng)進(jìn)行控制,為工業(yè)生產(chǎn)中的控制過程提供了一種有效的控制方法。
【學(xué)位單位】：西安工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TP273
【部分圖文】：

過程中[31]。1.3 本文主要研究內(nèi)容本文主要圍繞不同控制算法在德普施雙容水箱液位控制系統(tǒng)中的控制效果進(jìn)行研究，根據(jù)目前研究中存在的不足和問題，對(duì)液位控制系統(tǒng)及其控制策略進(jìn)行深入的研究。首先，對(duì)本文所使用的德普施雙容水箱液位控制系統(tǒng)進(jìn)行全面的介紹，包括液位控制系統(tǒng)軟件、硬件、控制方式、單容水箱系統(tǒng)和雙容水箱系統(tǒng)及多容水箱數(shù)學(xué)模型的建立；然后，闡述傳統(tǒng) PID 控制、模糊控制及人工蜂群控制算法，并結(jié)合三種控制算法的優(yōu)勢，提出一種基于改進(jìn)人工蜂群算法的模糊PID 控制策略，并設(shè)計(jì) ABC-FPID 的控制器；最后，通過 ABC-FPID 控制器對(duì)雙容水箱及三容水箱進(jìn)行仿真分析，并且對(duì)雙容水箱基于德普施雙容水箱實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行實(shí)時(shí)的在線控制，通過上位機(jī) DRlink 軟件可以實(shí)現(xiàn)對(duì)水箱液位的實(shí)時(shí)監(jiān)控，得到相應(yīng)的控制效果圖。通過對(duì)效果圖的比對(duì)分析可以得出，ABC-FPID 控制算法具有良好的控制性能。本文的研究框架如圖 1-1 所示。緒論（研究背景及意義、研究現(xiàn)狀）

控制的仿真時(shí)需要控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，因此本章以統(tǒng)為平臺(tái)，對(duì)液位控制系統(tǒng)的構(gòu)成、控制過程進(jìn)行方法進(jìn)行總結(jié)研究，最終得出單容水箱、雙容水箱和文的后續(xù)研究奠定基礎(chǔ)。容水箱液位控制系統(tǒng)的構(gòu)成水箱液位控制系統(tǒng)是一套可以進(jìn)行簡單實(shí)驗(yàn)和二次進(jìn)行常規(guī)的實(shí)驗(yàn)研究，通過設(shè)定系統(tǒng)自帶的 PID 控液位的控制，經(jīng)過不斷的調(diào)試找到最優(yōu)的控制參數(shù)，可以以該套實(shí)驗(yàn)裝置為平臺(tái)進(jìn)行二次開發(fā)，將不同的中進(jìn)行控制效果的測試。置采用模塊化的設(shè)計(jì)，用戶可以按照自己的需要進(jìn)容等經(jīng)典控制類的實(shí)驗(yàn)，根據(jù)用戶需要，提供 DRL 虛擬儀器平臺(tái)或者 MATLAB 平臺(tái)等方式作為上位發(fā)功能，用戶可自行開展創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)[32]，實(shí)驗(yàn)裝置如

2 水箱液位控制系統(tǒng)模型的設(shè)計(jì)，主水泵的作用是給上水箱供水，輔水泵的作用是加速下水箱的排水，下水箱分別有一個(gè)壓力傳感器用來實(shí)時(shí)的測量水箱的水位，將檢測到的信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，并把這些信息通過 I/O 接口傳遞給控制箱；最終，過 USB 接口將信息反饋給計(jì)算機(jī)，通過 DRLink 軟件可以得到雙容水的液位及變化的液位曲線圖，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)在線檢測，控制簡圖如圖 2-3 所計(jì)算機(jī)

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2833012