1. 研究目的与意义
在工业生产中，液位变量是最常见、最广泛的过程参数之一。在石油、化工生产、电力工程、机械制造和食品加工等诸多领域中，人们都需要对各流体液位高度进行检测与控制。液位控制具有参数多变、运行惯性大、控制滞后等特点，而且实际的工业生产过程规模越来越大，被控制系统的结构和功能越来越复杂，要控制的液位变量不止一个，而且变量之间相互关联，因此成了耦合系统。在耦合系统中，一个输入量可能影响多个输出量，一个输出量受多个输入量的影响。系统不能简单地化为多个单回路控制系统，此时应采取解耦措施。随着计算机控制技术的发展，自动化仪表已经进人了计算机控制装置时代，使人们的生活发生了巨大的变化，从工程控制领域来讲，许多条件恶劣、人们不易到达或不能时刻停留的地方偶尔采集一些现场数据，如果进行大量的布线工作则是不经济、不合理的，所以，随着计算机控制装置在控制仪表基础上发展起来以后，自动化控制手段也越来越丰富。组态控制技术是一种计算机控制技术，组态的意思就是模块的任意组合。采用组态技术，不仅节约了硬件开发时间，更提高了控制系统的可靠性。组态技术是计算机控制技术综合发展的结果，是技术成熟化的标志，由于组态技术的介入，计算机控制系统的应用速度加快了。MCGS(Monitor and Control Generated System)是一套基于Windows平台，用于快速构造和生成上位机监控系统的组态软件系统。MCGS能够完成现场数据采集、实时和历史数据处理、报警和安全机制、流程控制、动画显示、趋势曲线和报表输出以及企业监控网络等功能。故基于MCGS的液位解耦控制系统的研究在现实生活中有着重要的意义。
2. 国内外研究现状分析
1、基于参数自整定模糊pid的三容水箱液位控制 《电气应用》2006年第25卷第8期 作者：孙红英、颜德文、李斌
液位是过程控制中的一个重要参数，它对生产的影响不容忽视。为了保证安全生产以及产品的质量和数量，对液位进行及时有效的控制是非常必要的。水箱液位控制是液位控制中的一个主要问题，它在工业过程中普遍存在，具有代表性而非常典型、实用。在液位控制中经常会碰到大滞后、时变、非线性的复杂系统。对于这样的复杂系统，常规pid控制由于采用固定的参数，难以保证系统适应控制系统的参数变化和工作条件变化，液位始终有较大波动，得不到理想效果。模糊控制是建立在人工经验基础之上，无需知道控制对象的精确数学模型，它采用语言变量来描述系统特征，并依据系统的动态信息和模糊控制规则进行推理以获得合适的控制量，具有对参数变化不敏感和鲁棒性强等特点，但控制精度不太理想。如果将模糊控制和pid控制两者结合起来，扬长避短，就能更好地适应控制系统的参数变化和工作条件的变化。采用参数自整定模糊pid控制系统对环境的适应能力强，在随机的环境中可以在线调整pid控制的参数，在被控对象存在扰动情况下控制系统仍然保持良好的性能。
2、基于anfis的三容系统解耦及液位控制 《包头钢铁学院学报 》2005年12月第24卷第二期 作者：郝智红、崔桂梅、梁建坤
3. 研究的基本内容与计划
内容：
1、通过实验了解水箱液位解耦控制系统的组成
2、掌握水箱液位解耦系统系统参数的整定与投运方法
4. 研究创新点
采用基于MCGS的液位解耦控制系统控制的水箱液位，较常规PID控制具有响应速度快,且能较快地达到稳定,从而改善系统的性能。在非线性控制系统中运用MCGS软件可以对现场数据进行采集，以动画显示，流程处理，流程控制，实时曲线和报表输出等方式向用户提供解决实际工程问题的方案。用MCGS开发三水箱水位控制系统，是模拟现代工业生产过程中对液位进行测量、控制，观察其变化特性，研究过程控制规律的试验系统，具有过程控制的动态过程一般特点(大惯量、大延时、非线性)。经过长期实验， 运行稳定，数据采集准确可靠，为理论分析过程控制实验的实现奠定了基础。
