1. 研究目的与意义
随着现代工业控制过程和环境的日趋复杂化，对pid控制系统的控制品质提出了更高的要求。由于常规理论整定法复杂、繁琐且效果不佳，而工程整定法实际上属于人工整定法，需要实际操作者有一定的控制领域知识和丰富的现场经验，且往往整定效果不理想。传统的设定方法当系统结构和参数发生变化时，需要停下来重新进行整定，不能满足生产的连续性要求，更不要说一些实时性要求高的系统。因此研究用智能算法实现pid参数整定有一定的实际意义。
在人们生活以及工业生产等诸多领域经常涉及到液位和流量的控制问题，例如居民生活用水的供应，饮料、食品加工，溶液过滤，化工生产等多种行业的生产加工过程，通常需要使用蓄液池，蓄液池中的液位需要维持合适的高度，既不能太满溢出造成浪费，也不能过少而无法满足需求。因此，需要设计合适的控制器自动调整蓄液池的出(入)液流量，使得蓄液池内液位保持正常水平，以保证产品的质量和生产效益。这些不同背景的实际问题都可以简化为某种水箱的液位控制问题。课题中所提出的控制方法具有较强的可移植性。
针对遗传算法在pid参数调节应用中存在的遗传算法的局限性问题如早熟收敛，搜索停滞等，现有采用遗传算法解决pid参数调节的文献的研究尚不够深入，因此本文通过对遗传算法的改进，着重解决pid参数优化中对精度和时间的要求问题。并对实验室a3000过程控制实验系统的单容液位pid控制系统进行模型辨识，并运用混合遗传算法整定单容液位pid参数，将最优参数应用于液位控制中，是在过程控制中实现先进控制方法的一个尝试，对提高控制性能具有重要意义。
2. 国内外研究现状分析
曹光明,吴迪,张殿华,基于模糊自适应pid的铸轧机结晶器液位控制系统;
余昌盛,许力,基于matlab的复杂非线性控制实验系统实时控制研究;
罗智勇,模糊-pid在工业锅炉汽包水位控制中的应用;
3. 研究的基本内容与计划
本文选取工业过程中常见的液位控制进行研究，液位控制即控制对象的液位达到精度范围内的设定值，在钢铁、石油、化工、食品灌装等行业中应用极为普及，其控制品质直接影响到产品的质量和设备安全等，如在锅炉汽包水位的控制中，若汽包水位过高，饱和蒸汽湿度增大，易在过热器管壁上结垢，造成受热不均甚至爆裂：若汽包水位过低，则破坏了锅炉的汽水自然循环，致使水冷壁管部分干烧甚至爆管。因此，对液位控制进行研究有着很高的实用价值。目前在实际生产中应用的液位控制系统，主要以传统的pid控制算法为主。然而，由于工业对象本身所固有的惯性、时间滞后特性及其动力学特性的内部不确定性和外部环境扰动的不确定性，液位控制日趋表现出严重的非线性、滞后、耦合等特征，传统的pid控制难以达到所要求的控制效果。本文在分析和综合工业自动化控制的特点、现状和发展趋势的基础上，明确了智能控制对于解决传统过程控制问题的重要意义，对传统pid控制分别与模糊控制、神经网络控制相结合的几种算法进行了分析与研究。
(1)陈述本文的研究背景.
(2)论述传统pid控制算法的基本原理及其比例、积分、微分三个参数对控制过程的
4. 研究创新点
(1)在仿真过程中发现，控制算法简单易懂的pid控制反应动作快，稳态误差小，对于简单的系统可以有较好的控制效果，但面对复杂对象或控制对象参数发生变化时就不能很好地适应。在具体的液位控制实验中，由于双容水箱系统是二阶系统且存在一定时延，致使曲线振荡过大，过渡时间长，控制效果不理想。
（2）模糊自适应pid控制综合了模糊控制和pid控制的优点，不依赖于信息的精确程度，超调小，响应速度较快，当控制过程的输入输出存在潜在的扰动、动态特性变化或其它不确定因素时都能达到较好的控制效果，因而能广泛应用于复杂的工业过程控制中去。模糊自适应pd控制可供调整的参数主要有比例因子和量化因子，仿真和实验表明，量化因子过小时，输出有振荡，过大则会出现类似于过饱和的现象：而比例因子大小则影响整个控制器的输出，过大系统将会不稳定。
(3)总结tfuzzy．pid开关切换控制、引入积分因子的模糊pid控制器、单神经元自适应pid控制、模糊神经网络pid控制等非主流控制方法，并对其控制特点做出了一定分析。分析结果表明它们或者结构算法过于简单，只适用于简单控制系统，抑或结构算法过于复杂，目前的各项技术还不足以支持其发挥应有的效应。
