網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下三容水箱液位控制系統(tǒng)的研究.pdf

1、隨著控制系統(tǒng)規(guī)模的擴(kuò)大和計(jì)算機(jī)及通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，尤其是智能傳感器、控制器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)作為獨(dú)立的節(jié)點(diǎn)直接與網(wǎng)絡(luò)互連，實(shí)現(xiàn)了控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化。而過程控制的發(fā)展也趨于在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下實(shí)現(xiàn)對(duì)過程量進(jìn)行控制。
　　 三容水箱液位控制系統(tǒng)，是一個(gè)大慣性、滯后、時(shí)變及非線性的復(fù)雜系統(tǒng)。這樣復(fù)雜的系統(tǒng)應(yīng)用常規(guī)PID控制，系統(tǒng)的控制精度和魯棒性較差，并且不能在線整定Kp，Ti，和Td三個(gè)參數(shù)，又無法滿足對(duì)模型未知或慢時(shí)變系統(tǒng)的控制要求等問題。

2、　　 本文針對(duì)高階液位控制采用模糊PID控制算法，同時(shí)也在探索將模糊控制理論應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中的方法，為模糊控制應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)提供有益的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。本文設(shè)計(jì)了模糊PID控制算法及其改進(jìn)控制算法，設(shè)計(jì)了指針尋址查表法實(shí)現(xiàn)模糊控制算法的新思路，并設(shè)計(jì)了相應(yīng)程序設(shè)計(jì)。模糊PID算法的出現(xiàn)成功解決了本文液位控制中傳統(tǒng)PID算法無法滿足對(duì)模型未知或慢時(shí)變系統(tǒng)的控制要求等問題。
　　 本文以三容水箱為控制對(duì)象，以西門子S7-300PLC控

3、制器，以MICROMASTER420變頻器和水泵為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，液位傳感器為檢測(cè)儀表完成控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)；本文以工業(yè)以太網(wǎng)、Profibus-DP、Profibus-PA三層網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)環(huán)境；應(yīng)用STEP7編程軟件完成了控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)組態(tài)和硬件組態(tài)；應(yīng)用WinCC軟件完成了控制系統(tǒng)監(jiān)控界面的設(shè)計(jì)。
　　 為了驗(yàn)證系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和各種性能指標(biāo)，分別用PID算法和模糊PID控制算法對(duì)液位進(jìn)行了階躍響應(yīng)實(shí)驗(yàn)、抗干擾實(shí)驗(yàn)和控制特性實(shí)驗(yàn)。研究