基于模糊PID的液位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

①頁(yè)數(shù) 55
②字?jǐn)?shù) 31873

③ 摘要

在傳統(tǒng)的控制領(lǐng)域里，控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模式的精確與否是影響控制優(yōu)劣的最主要關(guān)鍵，系統(tǒng)動(dòng)態(tài)的信息越詳細(xì)，則越能達(dá)到精確控制的目的。然而，對(duì)于復(fù)雜的系統(tǒng)，由于變量太多，往往難以正確的描述系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)，于是工程師便利用各種方法來(lái)簡(jiǎn)化系統(tǒng)動(dòng)態(tài)，以達(dá)成控制的目的，但卻不盡理想。換言之，傳統(tǒng)的控制理論對(duì)于明確系統(tǒng)有強(qiáng)而有力的控制能力，但對(duì)于過(guò)于復(fù)雜或難以精確描述的系統(tǒng)，則顯得無(wú)能為力了。因此便嘗試著以模糊數(shù)學(xué)來(lái)處理這些控制問(wèn)題。
研究模糊邏輯控制的主要目的是解決傳統(tǒng)控制難以解決的問(wèn)題。模糊控制器的研究在現(xiàn)在工業(yè)控制中起著非常重要的作用，在水箱液位控制中，由于液位控制本身具有大滯后的特性，要想達(dá)到對(duì)水箱液位進(jìn)行實(shí)時(shí)的控制，就必須用到超前校正校正環(huán)節(jié)。在PID控制器中，微分（D）控制能夠滿足超前的校正環(huán)節(jié)。不過(guò)，要控制一個(gè)水箱液位使其穩(wěn)、準(zhǔn)、快的達(dá)到系統(tǒng)的給定，還要滿足諸如系統(tǒng)的靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性等問(wèn)題?？紤]到上述要求，選擇采用PID控制法曲控制液位在合適不過(guò)。而且這種方法也符合大多數(shù)的工業(yè)控制要求，也為大多數(shù)研究者所接受。然而，考慮到PID整定參數(shù)的困難，繼而在PID控制器的設(shè)計(jì)中嵌入了一種新型的算法-即模糊乎邏輯算法，進(jìn)而形成模糊PID控制器。
該控制器的設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容在于建立一個(gè)適合的模糊規(guī)則，再根據(jù)常規(guī)經(jīng)驗(yàn)建立恰當(dāng)?shù)碾`屬函數(shù)。并且在組態(tài)軟件SIMULINK中進(jìn)行仿真。在模糊PID控制起的設(shè)計(jì)中，主要的工作也是其核心工作在于建立模糊規(guī)則及其隸屬函數(shù)。隸屬函數(shù)相當(dāng)?shù)闹匾?，它的精度直接影響到該系統(tǒng)最終將要達(dá)到的控制程度。采用這種方法最大的好處在于其模糊規(guī)則可以隨時(shí)更新，按照結(jié)果對(duì)模糊規(guī)則進(jìn)行調(diào)整以達(dá)到系統(tǒng)的要求。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用模糊PID控制的水箱液位，較常規(guī)PID控制其響應(yīng)速度快，且較快地達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，從而改善系統(tǒng)的性能。
④目錄
前 言 1
第一章 模糊控制概述 2
第一節(jié) 模糊邏輯與模糊控制 2
一、模糊邏輯與模糊控制的概念 2
二、分析方法探討 3
第二節(jié) 模糊控制的發(fā)展歷史及趨勢(shì) 3
一、模糊邏輯的發(fā)展歷史 3
二、模糊邏輯的發(fā)展趨勢(shì)及未解決的問(wèn)題 4
第三節(jié) 本章小結(jié) 6
第二章 PID控制和模糊PID控制概述 7
第一節(jié) PID控制簡(jiǎn)介 7
一、PID控制概述 7
二、PID控制的原理和特點(diǎn) 8
三、PID控制器的參數(shù)整定 9
四、基本用途 10
第二節(jié) 模糊PID控制簡(jiǎn)介 11
一、PID參數(shù)Fuzzy自整定控制原理 11
二、PID參數(shù)Fuzzy整定模型 11
三、模糊PID控制器 12
第三節(jié) 本章小結(jié) 12
第三章 模糊PID控制器的設(shè)計(jì) 14
第一節(jié) 實(shí)現(xiàn)模糊控制的準(zhǔn)備工作 14
一、模糊集及其確立 14
二、隸屬函數(shù)及其確立 15
第二節(jié) 模糊規(guī)則與模糊推理 18
一、模糊規(guī)則 18
二、模糊規(guī)則的信度 19
三、模糊推理 20
第三節(jié) Fuzzy控制器與MATLAB的連接 22
一、Fuzzy控制器與SIMULINK的連接 22
二、用模糊邏輯工具箱設(shè)計(jì)模糊控制器 24
三、SIMULINK仿真及參數(shù)的調(diào)整 30
第四節(jié) 本章小結(jié) 31
第四章 模糊PID對(duì)液位的控制 32
第一節(jié) 液位系統(tǒng)分析和控制策略 32
第二節(jié) 模糊PID液位控制器原理及設(shè)計(jì) 33
一、模糊PID控制器原理 33
二、PID液位控制器的設(shè)計(jì) 34
第三節(jié) 軟件設(shè)計(jì) 37
第四節(jié) 本章小結(jié) 37
結(jié) 論 39
致 謝 40
參考文獻(xiàn) 41
附 錄 42
一、英文原文: 42
二、英文翻譯: 48
三、源程序: 53

⑤關(guān)鍵字 液位控制 模糊規(guī)則 隸屬函數(shù) 模糊PID控制 組態(tài)軟件
⑥參考文獻(xiàn) [1] 竇振中．模糊邏輯控制技術(shù)及其應(yīng)用[M]．北京：北京航空航天大學(xué)大學(xué)出版社，2001．
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