基于模糊pid的液位控制系统设计与实现.doc
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基于模糊pid的液位控制系统设计与实现,基于模糊pid的液位控制系统设计与实现①页数 55②字数 31873③ 摘要 在传统的控制领域里，控制系统动态模式的精确与否是影响控制优劣的最主要关键，系统动态的信息越详细，则越能达到精确控制的目的。然而，对于复杂的系统，由于变量太多，往往难以正确的描述系统的动态，于是工程师便利用各种方法来简化系统动态，以达成控制的目...
内容介绍
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基于模糊PID的液位控制系统设计与实现
①页数 55
②字数 31873
③ 摘要
在传统的控制领域里，控制系统动态模式的精确与否是影响控制优劣的最主要关键，系统动态的信息越详细，则越能达到精确控制的目的。然而，对于复杂的系统，由于变量太多，往往难以正确的描述系统的动态，于是工程师便利用各种方法来简化系统动态，以达成控制的目的，但却不尽理想。换言之，传统的控制理论对于明确系统有强而有力的控制能力，但对于过于复杂或难以精确描述的系统，则显得无能为力了。因此便尝试着以模糊数学来处理这些控制问题。
研究模糊逻辑控制的主要目的是解决传统控制难以解决的问题。模糊控制器的研究在现在工业控制中起着非常重要的作用，在水箱液位控制中，由于液位控制本身具有大滞后的特性，要想达到对水箱液位进行实时的控制，就必须用到超前校正校正环节。在PID控制器中，微分（D）控制能够满足超前的校正环节。不过，要控制一个水箱液位使其稳、准、快的达到系统的给定，还要满足诸如系统的静态特性和动态特性等问题。考虑到上述要求，选择采用PID控制法曲控制液位在合适不过。而且这种方法也符合大多数的工业控制要求，也为大多数研究者所接受。然而，考虑到PID整定参数的困难，继而在PID控制器的设计中嵌入了一种新型的算法-即模糊乎逻辑算法，进而形成模糊PID控制器。
该控制器的设计的主要内容在于建立一个适合的模糊规则，再根据常规经验建立恰当的隶属函数。并且在组态软件SIMULINK中进行仿真。在模糊PID控制起的设计中，主要的工作也是其核心工作在于建立模糊规则及其隶属函数。隶属函数相当的重要，它的精度直接影响到该系统最终将要达到的控制程度。采用这种方法最大的好处在于其模糊规则可以随时更新，按照结果对模糊规则进行调整以达到系统的要求。实验结果表明，采用模糊PID控制的水箱液位，较常规PID控制其响应速度快，且较快地达到稳定状态，从而改善系统的性能。
④目录
前 言 1
第一章 模糊控制概述 2
第一节 模糊逻辑与模糊控制 2
一、模糊逻辑与模糊控制的概念 2
二、分析方法探讨 3
第二节 模糊控制的发展历史及趋势 3
一、模糊逻辑的发展历史 3
二、模糊逻辑的发展趋势及未解决的问题 4
第三节 本章小结 6
第二章 PID控制和模糊PID控制概述 7
第一节 PID控制简介 7
一、PID控制概述 7
二、PID控制的原理和特点 8
三、PID控制器的参数整定 9
四、基本用途 10
第二节 模糊PID控制简介 11
一、PID参数Fuzzy自整定控制原理 11
二、PID参数Fuzzy整定模型 11
三、模糊PID控制器 12
第三节 本章小结 12
第三章 模糊PID控制器的设计 14
第一节 实现模糊控制的准备工作 14
一、模糊集及其确立 14
二、隶属函数及其确立 15
第二节 模糊规则与模糊推理 18
一、模糊规则 18
二、模糊规则的信度 19
三、模糊推理 20
第三节 Fuzzy控制器与MATLAB的连接 22
一、Fuzzy控制器与SIMULINK的连接 22
二、用模糊逻辑工具箱设计模糊控制器 24
三、SIMULINK仿真及参数的调整 30
第四节 本章小结 31
第四章 模糊PID对液位的控制 32
第一节 液位系统分析和控制策略 32
第二节 模糊PID液位控制器原理及设计 33
一、模糊PID控制器原理 33
二、PID液位控制器的设计 34
第三节 软件设计 37
第四节 本章小结 37
结 论 39
致 谢 40
参考文献 41
附 录 42
一、英文原文: 42
二、英文翻译: 48
三、源程序: 53
⑤关键字 液位控制 模糊规则 隶属函数 模糊PID控制 组态软件
⑥参考文献 [1] 窦振中．模糊逻辑控制技术及其应用[M]．北京：北京航空航天大学大学出版社，2001．
[2] 张国良，曾静，柯熙政等．模糊控制及其MATLAB应用[M]．西安：西安交通大学出版社，2002．
[3] 徐扬等．模糊模式识别及其应用[M]．西安：西安交通大学出版社，1998．
[4] 朱晓青．过程检测控制技术与应用[M]．北京：冶金工业出版社，2002．
①页数 55
②字数 31873
③ 摘要
在传统的控制领域里，控制系统动态模式的精确与否是影响控制优劣的最主要关键，系统动态的信息越详细，则越能达到精确控制的目的。然而，对于复杂的系统，由于变量太多，往往难以正确的描述系统的动态，于是工程师便利用各种方法来简化系统动态，以达成控制的目的，但却不尽理想。换言之，传统的控制理论对于明确系统有强而有力的控制能力，但对于过于复杂或难以精确描述的系统，则显得无能为力了。因此便尝试着以模糊数学来处理这些控制问题。
研究模糊逻辑控制的主要目的是解决传统控制难以解决的问题。模糊控制器的研究在现在工业控制中起着非常重要的作用，在水箱液位控制中，由于液位控制本身具有大滞后的特性，要想达到对水箱液位进行实时的控制，就必须用到超前校正校正环节。在PID控制器中，微分（D）控制能够满足超前的校正环节。不过，要控制一个水箱液位使其稳、准、快的达到系统的给定，还要满足诸如系统的静态特性和动态特性等问题。考虑到上述要求，选择采用PID控制法曲控制液位在合适不过。而且这种方法也符合大多数的工业控制要求，也为大多数研究者所接受。然而，考虑到PID整定参数的困难，继而在PID控制器的设计中嵌入了一种新型的算法-即模糊乎逻辑算法，进而形成模糊PID控制器。
该控制器的设计的主要内容在于建立一个适合的模糊规则，再根据常规经验建立恰当的隶属函数。并且在组态软件SIMULINK中进行仿真。在模糊PID控制起的设计中，主要的工作也是其核心工作在于建立模糊规则及其隶属函数。隶属函数相当的重要，它的精度直接影响到该系统最终将要达到的控制程度。采用这种方法最大的好处在于其模糊规则可以随时更新，按照结果对模糊规则进行调整以达到系统的要求。实验结果表明，采用模糊PID控制的水箱液位，较常规PID控制其响应速度快，且较快地达到稳定状态，从而改善系统的性能。
④目录
前 言 1
第一章 模糊控制概述 2
第一节 模糊逻辑与模糊控制 2
一、模糊逻辑与模糊控制的概念 2
二、分析方法探讨 3
第二节 模糊控制的发展历史及趋势 3
一、模糊逻辑的发展历史 3
二、模糊逻辑的发展趋势及未解决的问题 4
第三节 本章小结 6
第二章 PID控制和模糊PID控制概述 7
第一节 PID控制简介 7
一、PID控制概述 7
二、PID控制的原理和特点 8
三、PID控制器的参数整定 9
四、基本用途 10
第二节 模糊PID控制简介 11
一、PID参数Fuzzy自整定控制原理 11
二、PID参数Fuzzy整定模型 11
三、模糊PID控制器 12
第三节 本章小结 12
第三章 模糊PID控制器的设计 14
第一节 实现模糊控制的准备工作 14
一、模糊集及其确立 14
二、隶属函数及其确立 15
第二节 模糊规则与模糊推理 18
一、模糊规则 18
二、模糊规则的信度 19
三、模糊推理 20
第三节 Fuzzy控制器与MATLAB的连接 22
一、Fuzzy控制器与SIMULINK的连接 22
二、用模糊逻辑工具箱设计模糊控制器 24
三、SIMULINK仿真及参数的调整 30
第四节 本章小结 31
第四章 模糊PID对液位的控制 32
第一节 液位系统分析和控制策略 32
第二节 模糊PID液位控制器原理及设计 33
一、模糊PID控制器原理 33
二、PID液位控制器的设计 34
第三节 软件设计 37
第四节 本章小结 37
结 论 39
致 谢 40
参考文献 41
附 录 42
一、英文原文: 42
二、英文翻译: 48
三、源程序: 53
⑤关键字 液位控制 模糊规则 隶属函数 模糊PID控制 组态软件
⑥参考文献 [1] 窦振中．模糊逻辑控制技术及其应用[M]．北京：北京航空航天大学大学出版社，2001．
[2] 张国良，曾静，柯熙政等．模糊控制及其MATLAB应用[M]．西安：西安交通大学出版社，2002．
[3] 徐扬等．模糊模式识别及其应用[M]．西安：西安交通大学出版社，1998．
[4] 朱晓青．过程检测控制技术与应用[M]．北京：冶金工业出版社，2002．
