本文關(guān)鍵詞：基于自適應(yīng)模糊PID控制的多容水箱的液位控制

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【摘要】：在現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)中,過程控制扮演著十分重要的角色。人們一般會選擇溫度、液位、流量和壓力等作為被控物理量,本論文所選用的被控對象是水箱液位,實(shí)驗(yàn)儀器為A3000過程控制系統(tǒng)。A3000過程控制系統(tǒng)具有很強(qiáng)的工業(yè)特性,可以模擬各種工業(yè)生產(chǎn)過程。自適應(yīng)模糊PID控制器由于不需要進(jìn)行建模,并且它的魯棒性和抗干擾性能較強(qiáng),所以得到了廣泛的應(yīng)用。本文在下面架構(gòu)下采用了自適應(yīng)模糊PID控制器對多容水箱液位進(jìn)行了控制。本文的主要工作內(nèi)容如下:本文首先介紹了PID控制、云模型控制和模糊控制,并有效地將算法結(jié)合起來,設(shè)計(jì)出云PID控制器和自適應(yīng)模糊PID控制器,利用Simulink仿真軟件對水箱系統(tǒng)進(jìn)行液位的仿真。從仿真中可以看出自適應(yīng)模糊PID控制器的控制效果更好,說明它具有一定的魯棒性。在自適應(yīng)模糊PID控制器的基礎(chǔ)上,加入了粒子群算法,設(shè)計(jì)出一種新型的智能控制器。利用粒子群算法先對自適應(yīng)模糊PID控制器的參數(shù)進(jìn)行離線修正,然后將優(yōu)化得到的參數(shù)值賦給相應(yīng)的參數(shù),這樣它就可以彌補(bǔ)模糊控制器和PID控制器的參數(shù)選擇問題的缺陷。將此新型控制器運(yùn)用到水箱系統(tǒng)中,并在MATLAB中對控制系統(tǒng)進(jìn)行了仿真,仿真結(jié)果表明此新型智能控制器的控制效果優(yōu)于常規(guī)PID控制器和自適應(yīng)模糊PID控制器。然后本文就單容、雙容水箱的原理和特性進(jìn)行了簡要的分析,依照它的原理和特性制定了控制策略,并且設(shè)計(jì)出自適應(yīng)模糊PID控制器。使用MATLAB軟件編寫自適應(yīng)模糊PID控制器的程序和組態(tài)王軟件設(shè)計(jì)出水箱現(xiàn)場的監(jiān)控畫面。簡要的介紹了MATLAB與組態(tài)王的數(shù)據(jù)交換和PC客戶端與A3000系統(tǒng)的連接。然后就A3000系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn),從實(shí)驗(yàn)可以得出該控制算法的可行性。最后對全文進(jìn)行了總結(jié),分析了本文設(shè)計(jì)的控制器的優(yōu)點(diǎn)以及值得改進(jìn)的地方,并對今后的研究指出了方向。
【關(guān)鍵詞】：粒子群算法 模糊PID控制器 A3000系統(tǒng) 液位 MATLAB
【學(xué)位授予單位】：江蘇科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP273
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-15
• 1.1 研究背景與意義11
• 1.2 先進(jìn)控制技術(shù)的發(fā)展過程11-12
• 1.3 A3000高級過程控制系統(tǒng)12-13
• 1.3.1 A3000控制系統(tǒng)的簡介12-13
• 1.3.2 A3000過程控制系統(tǒng)的應(yīng)用13
• 1.4 論文結(jié)構(gòu)13-15
• 第2章 PID和云模型以及模糊算法15-38
• 2.1 常規(guī)的PID控制系統(tǒng)15-17
• 2.1.1 PID控制器15-16
• 2.1.2 PID的離散化16-17
• 2.1.3 比例積分微分參數(shù)的整定17
• 2.2 云模型控制系統(tǒng)17-24
• 2.2.1 云模型的概念17-19
• 2.2.2 云模型發(fā)生器19-20
• 2.2.3 云模型的不確定性推理20-22
• 2.2.4 水箱系統(tǒng)的云模型仿真22-24
• 2.3 模糊控制系統(tǒng)24-27
• 2.3.1 模糊控制的起源24
• 2.3.2 模糊控制系統(tǒng)的特征24-25
• 2.3.3 模糊控制器的設(shè)計(jì)25-27
• 2.4 模糊PID控制27-35
• 2.4.1 自適應(yīng)模糊PID的發(fā)展27-28
• 2.4.2 自適應(yīng)模糊PID控制器的設(shè)計(jì)28-35
• 2.5 自適應(yīng)模糊PID控制器的仿真研究35-37
• 2.6 本章小結(jié)37-38
• 第3章 基于粒子群算法的自適應(yīng)模糊PID控制器的優(yōu)化38-43
• 3.1 粒子群算法的原理38-39
• 3.2 粒子群算法優(yōu)化模糊PID控制器的參數(shù)39-42
• 3.3 仿真研究42
• 3.4 本章小結(jié)42-43
• 第4章 基于A3000過程控制實(shí)驗(yàn)裝置的液位控制43-57
• 4.1 前言43
• 4.2 單容水箱系統(tǒng)的原理與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)43-45
• 4.2.1 單容水箱系統(tǒng)的原理43-44
• 4.2.2 單容水箱的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)44-45
• 4.3 硬件平臺45-47
• 4.3.1 A3000過程控制實(shí)驗(yàn)裝置45-46
• 4.3.2 I/O模塊46-47
• 4.4 軟件平臺47-51
• 4.4.1 監(jiān)控界面的設(shè)計(jì)47-50
• 4.4.2 MATLAB與組態(tài)王的數(shù)據(jù)通信50-51
• 4.5 自適應(yīng)模糊PID控制器的設(shè)計(jì)51-53
• 4.5.1 控制策略的制定51-52
• 4.5.2 規(guī)則推理的設(shè)計(jì)52-53
• 4.5.3 自適應(yīng)模糊PID算法53
• 4.6 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析53-56
• 4.7 本章小結(jié)56-57
• 第5章 雙容水箱的液位控制57-63
• 5.1 引言57
• 5.2 雙容水箱控制系統(tǒng)57-58
• 5.2.1 雙容水箱系統(tǒng)57-58
• 5.2.2 雙容水箱的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)58
• 5.3 雙容水箱液位的自適應(yīng)模糊PID控制58-60
• 5.3.1 控制策略的制定58-59
• 5.3.2 規(guī)則推理的設(shè)計(jì)59-60
• 5.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析60-62
• 5.5 本章小結(jié)62-63
• 第6章 總結(jié)與展望63-65
• 6.1 研究總結(jié)63
• 6.2 研究展望63-65
• 參考文獻(xiàn)65-68
• 攻讀碩士學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及科研成果68-70
• 致謝70-71
• 詳細(xì)摘要71-75

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本文編號：590321