摘要： 在当今社会中，液位控制涉及到的范围越来越大，在工业中被运用到的几率也逐渐增大。工业生产中许多对象都可以用液位对象来模拟，所以研究并实现液位控制的稳定性和快速性，对提高工业产品质量和工作效率具有重要意义。在本文中，对双容水箱的液体水位控制系统进行了进一步研究，并把水箱用作研究对象，水箱的液位作为控制量，并选择阀门作为执行机构。 使用串级控制系统来提前检测干扰，及时处理，减少振荡周期，提高克服二次干扰的能力;从传统的PID控制器转变到模糊PID控制器，使系统具有更好的动态和静态性能。从某种意义上讲，虽然PID控制被普遍以为是目前控制体系中应用较为广泛的有效算法之一，但是，往往为能够得到更加优良的控制效果，就需要针对性的掌握科学合理PID一系列控制参数，以使控制系统能够满足我们的要求。 使用Matlab / simulink来模拟并验证项目的设计。通过仿真软件对PID和模糊PID参数进行调整和调整，选择适当的PID参数来保证系统设计的可靠性，稳定性和快速性。

关键词： 液位控制；串级控制；PID；参数整定；Matlab /simulink

Design of Liquid Level Control System for Double Capacity Water Tank

Abstract: In today's society, the scope of liquid level control is increasing, and the probability of being used in industry increases gradually. Industrial production in many objects can be used to simulate liquid level object, so the study and implementation level control stability and rapidity, for improve the quality of products in the industry and improve the work efficiency is very significant. In this thesis, on the double let water tank liquid level control system for further study, the water tank as the research object, the water tank of liquid level as a controlled amount of selecting valves as actuators, design a variety of control method, from the single loop to cascade control, want to take advantage of cascade control found early interference, timely treatment, reduce the period of oscillation, increase the ability of secondary interference to overcome; From the application of the conventional PID controller to the fuzzy PID controller, the fuzzy control is used to make the system better dynamic and static performance. Although PID control is the most widely used in the control system of an algorithm, but in order to get good control effect, it is necessary to determine reasonable PID control parameters, the control system can meet our requirement. So through Matlab/simulink simulation, the design scheme for the design scheme for validation, and through the simulation software, the parameter setting and adjustment of PID and fuzzy PID, tested for PID parameters, guarantee the reliability of the system design, stability and rapidity.

Keywords:Level Control; Cascade Control; PID; Parameter Tuning; Matlab/simulink

目录

摘要 i

Abstract ii

目录 3

1 绪论 1

1.1 选题背景和意义 1

1.2 国内外的研究程度 2

1.2.1 国外研究现状 2

1.2.2 国内研究现状 2

1.2.3 液位控制的前景 2

1.3 本文主要研究内容 3

2 建立数学模型 4

2.1 数学模型建立的基本理念 4

2.2 数学模型的主要建立步骤 4

2.3 数学模型基本建立的方法 5

2.3.1 机理法 5

2.3.2 测试法 6

2.4 建立双容水箱的数学模型 7

2.4.1 建立单容水箱数学模型 7

2.4.2 建立双容水箱数学模型 8

2.4.3 确定被控参数及控制变量 10

3 液位控制系统的方案设计 13

3.1 单闭环控制系统设计 13

3.1.1 单闭环控制系统原理 13

3.1.2 整定PID参数 14

3.2 串级控制系统设计 16

3.2.1 串级控制系统的基本原理 16

3.2.2 常规PID控制的串级系统 17

3.2.3 模糊PID控制的串级系统 17

3.2.4 整定串级系统的参数 20