基于多容水箱系統(tǒng)數(shù)學模型的研究.pdf

1、本文以“多容水箱實驗系統(tǒng)”為研究對象，在實驗室中做了大量的實驗、分析和研究等。實驗室的多容水箱系統(tǒng)可搭建單容水箱系統(tǒng)、雙容水箱系統(tǒng)和三容水箱系統(tǒng)等。傳統(tǒng)的機理建模方法很難辨識其模型的參數(shù)，然而改進的遺傳算法能夠很容易的辨識出多容水箱數(shù)學系統(tǒng)模型的參數(shù)。
　　遺傳算法是一種非常通用的能夠?qū)で笞顑?yōu)解或者近似最優(yōu)解的隨機搜索算法，其并行性和全局搜索能力較強。經(jīng)過大量的研究表明：簡單的遺傳算法雖然表現(xiàn)出了在辨識模型方面的優(yōu)勢，但是在尋求最

2、優(yōu)解時出現(xiàn)的早熟現(xiàn)象，以及收斂速度慢的情況，嚴重影響了它的辨識效果，為此，就特別希望能夠提出一種可以改善上述缺點的遺傳算法。經(jīng)過改進的遺傳算法，其最大的亮點是收斂速度快，搜索到最優(yōu)解的時間短。近年來，遺傳算法在水箱系統(tǒng)上的研究比較少，尤其是遺傳算法在辨識高階的水箱系統(tǒng)模型參數(shù)方面的研究更是少之又少。本文以“多容水箱實驗系統(tǒng)”為研究對象，主要研究了基于多容水箱系統(tǒng)的建模與仿真，再利用仿真曲線檢驗遺傳算法的辨識效果。通過對多容水箱數(shù)學建模的

3、研究，加深了對過程控制系統(tǒng)的理解，為教師科研項目的開展提供了對象和算法，同時對學生的具體實驗研究提供一些參考。
　　使用遺傳算法和經(jīng)過筆者改進的遺傳算法對多容水箱系統(tǒng)分別辨識建模的具體操作內(nèi)容如下：
　　在調(diào)節(jié)水位平衡后，給定多容水箱一個階躍信號，接著進行多容水箱系統(tǒng)動態(tài)特性實驗。利用臺灣研華公司生產(chǎn)的的PCI-1710HG在MATLAB中采集有關(guān)多容水箱系統(tǒng)的輸出的水位高度變化的數(shù)據(jù)，并生成輸出響應曲線，利用小波分析對采集