模糊控制在液位控制中的仿真研究.pdf

1、液位控制是工業(yè)過(guò)程控制中的典型控制之一,工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的液位控制早期大多采用PID控制方法實(shí)現(xiàn)。常規(guī)的PID控制器具有算法簡(jiǎn)單、可靠性高、無(wú)靜差等優(yōu)點(diǎn)。其核心是參數(shù)的整定,對(duì)于確定性的被控對(duì)象通過(guò)適當(dāng)?shù)卣{(diào)整PID的三個(gè)參數(shù),可以獲得比較滿(mǎn)意的控制效果；但對(duì)于大時(shí)滯、時(shí)變的、非線性的復(fù)雜系統(tǒng),則較難以整定PID參數(shù),因而比較難以達(dá)到預(yù)期效果。模糊控制器具有不依賴(lài)對(duì)象的數(shù)學(xué)模型,適應(yīng)能力強(qiáng)的突出優(yōu)點(diǎn),但它的穩(wěn)態(tài)精度差。針對(duì)這一問(wèn)題,本文在參

2、考了大量國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上,提出了將模糊控制和其他控制相結(jié)合的方法,對(duì)不同類(lèi)型的典型的液位模型做了仿真研究。 首先簡(jiǎn)要介紹了模糊控制的特點(diǎn)和發(fā)展?fàn)顩r,指出了它的局限性；然后分別針對(duì)具有時(shí)變、大滯后的液位對(duì)象,確定了模糊控制和PID結(jié)合及模糊控制和預(yù)測(cè)控制相結(jié)合的方法,并對(duì)這兩種方法做了必要的介紹。 其次,對(duì)液位對(duì)象動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行分析,并對(duì)單容水箱和雙容水箱動(dòng)態(tài)模型進(jìn)行推導(dǎo)。 再次,在變參數(shù)時(shí)用PID控制算法進(jìn)行階躍

3、響應(yīng)的曲線仿真,效果不是很理想；由此提出了模糊自適應(yīng)PID控制策略,可在控制過(guò)程中實(shí)時(shí)優(yōu)化控制器參數(shù),使控制器參數(shù)與模型參數(shù)匹配,較好的實(shí)現(xiàn)對(duì)模型參數(shù)變化時(shí)液位對(duì)象的控制,此仿真結(jié)果表明該系統(tǒng)具有比常規(guī)PID更優(yōu)良的特性。 最后,在探討模糊預(yù)測(cè)控制機(jī)理的基礎(chǔ)上,針對(duì)具有大慣性、有時(shí)延的液位對(duì)象,給出了一種用模糊控制和預(yù)測(cè)控制相結(jié)合的復(fù)合控制方法。該模糊預(yù)測(cè)控制在模糊控制的基礎(chǔ)上加入預(yù)測(cè)環(huán)節(jié),通過(guò)增加相位超前減少時(shí)間滯后所帶來(lái)的影