基于模糊PID的双容水箱控制系统设计开题报告

 2021-08-08 12:08

1. 研究目的与意义

随着工业生产的快速发展,人们对控制系统的控制精度,响应速度,系统稳定性与适应能力的要求越来越高。而实际工业生产过程中的被控对象往往具有非线性,时延性的特点,应用常规的控制手段难以达到理想的控制效果,研究对非线性,时延对象的先进控制策略,提高控制系统的控制水平,具有重要的实际意义。

本文所提及的双容水箱液位控制系统是一种可以模拟多种对象特性的实验装置。液位控制中存在大滞后、时变、非线性,很难简历精确的数学模型,常规的PID控制得不到理想的效果,而模糊PID控制结合了PID控制算法和模糊控制方法的优点,即具有模糊控制灵活而适应性强的优点,又具有常规PID控制精度高的特点,所以具有很强的鲁棒性和稳定性,在工业控制中有广泛的应用。

2. 国内外研究现状分析

国外:

S.J.OhJ.H.Kim提出了一种非线性模糊PID控制方法,可以稳定地改善

非线性或未知数学特性对系统的暂态响应。虽然控制律的推导是基于一般模糊逻辑控制器的设计过程,但合成控制算法具有时变PID增益的解析形式,而不是语言形式。这意味着该方法的实现可以方便、有效地应用于实时控制场合。通过算例系统对该方法的暂态性能进行了控制仿真,并与H.Ying等人提出的非线性模糊PI控制方法进行了比较。K.K.AhnD.Q.Truong提出了一种利用鲁棒扩展卡尔曼滤波

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3. 研究的基本内容与计划

研究内容:对水箱系统的单回路和双回路进行分析,并用MATLAB进行仿真,比较常规PID和模糊PID在控制系统中的不同。选用合适的设备分别设计传统的PID控制器和模糊PID控制器,运用到双容水箱液位控制系统中,研究模糊控制理论,以及模糊控制与PID控制理论的结合在实验室中的应用

方法:明确课题任务,确定如何完成。

1.定目标

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4. 研究创新点

本设计采用的是模糊PID控制,模糊PID控制不依赖与信息的精确程度,当控制过程的输入存在潜在的扰动、动态特性的变化或其他不确定因素时都能达到较好的控制效果,并且具有速度快,超调量小等优点。所以可以广泛地应用于复杂的工业过程中去。

通过这次基于模糊PID的双容水箱系统控制设计,可以掌握模糊理论,PID控制理论知识,可以更加深刻的了解并掌握一些水箱液位控制方法。并且可以能熟练使用MATLAB。这主要变现在以下一些方面:(1)、需要介绍模糊控制及根据模糊PID原理设计出模糊PID控制器(2)、对双容水箱建模,介绍机理建模、液位控制硬件构成。(3)、怎么样MATLAB中对水箱液位进行仿真。

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