4 控制系统的仿真分析 22

4.1 单回路控制系统的仿真 22

4.2 串级控制系统的仿真 24

4.3 模糊PID串级控制系统的仿真 26

4.4 仿真分析 30

5 结论 31

致谢 32

参考文献 33

1 绪论

1.1 选题背景和意义

随着如今科技的发展的快速提升 在我们当代的工业生产中，工艺步骤中所涉及的一些控制问题也变得越来越复杂，要求也变的越来越严格。 在我们的日常生活和各种轻重工业的生产过程中，液位或流量控制是我们无可避免的涉及到的一个比较重要的问题。 例如，在食品，化学工业等工业生产过程中，以储罐做为原料或半成品液体的存储容器，上一步完成的产品和半成品将被快速运送到下一个加工罐进行进一步加工和处理。 为了确保生产过程可以连续进行，我们必须为罐体制定合理的水平，高效的控制。又比如说我们居民的生活用水，一般都是通过蓄水池输送到每家每户， 所以蓄水池中的液位控制是非常重要的，这与居民的日常生活息息相关。不管是因为每天的用水高峰导致的水位变化还是因四季变化的原因导致水位在改变都要做到快速调节。 也有一些工厂在水处理过程中还需要调节水位，例如，在一些用于处理污水的化工厂中，有必要设计适当的控制环节来自动调节容器的流入和流出。使得容器中的液位可以保持恒定。当进出液的流量较大时，为了减少液位的变化，我们在实际生产过程中经常选择多个液体储存容器，以便它们能够相互通信。

在一些生产过程中会产生热量，再加上对象大多是具有分布参数，如同是被不同的阻力，不同的容积相互作用而互相分隔开一样，所以在实际生产中，受控对象是由多个体积加上阻力组成的多体积对象[1]。

液位是工厂在运作的过程中一个非常需要注意的一个变量，在控制的整个系统中充当非常关键的一个参数。 在许多生产领域里，动态的状态下的液位极容易出现问题，引起事故，造成一些不必要的损失，甚至是会危害到人身安全。为了减少类似情况的出现，所以在实际制造过程中，往往会采取较为科学合理的方法进行液位的检测工作，从而获得较为准确的控制效果。另外，控制效果是否有效，将会影响到工厂的生产的效率、经济收益，设备的使用安全和人身安全。在现阶段，针对不同类型的液位检测，在相关的应用领域表现出在诸多性能指标以及技术要求方面都存在的不同的差异，伴随着科技的发展以及网络信息化水平的提升，使得液位检测以及具有一体化模式的控制将会逐渐成为以后的发展方向。更为重要的是，正是由于控制过程的相关处理方式具有自动化特点，再加上人机界面监督管控相关软件的实施，都可以便于操作员根据现实情况及时调整控制参数，从而能够较好的减少相关人员的工作量，达到提升生产效率和安全性。因此，为了确保安全、有效，精确，深入研究液位的控制方法和措施是非常必要的。

1.2 国内外的研究程度

1.2.1 国外研究现状

1.2.2 国内研究现状

1.2.3 液位控制的前景

控制算法的每个高级实现对于促进工业生产都有很大的作用。 目前的学术研究成果与实际生产技术水平不一致，甚至有差异。 在过去的几十年里，近年来，一些国内控制领域已经接近甚至超过了国际水平。和先进的国家相比，先进理论在稍有落后的发展中国家的应用还是比较欠缺的。 原因有很多，但一个很明显的原因是理论研究还缺乏。在实践背景支持下，先进理论应用到实际的生产中，便会产生或多或少的一些错误，限制其应用前景[6]。 研究非常重要的一组典型的控制系统来解决这个问题，这有助于我们连接理论与实践，在实验室中将变革的理论成果转化为实际应用条件下的仿真实验不能进行复杂的实际工业过程。