基于组态软件的双容液位控制系统设计开题报告.doc

辽宁石油化工大学 信息与控制工程学院 毕业设计（论文）开题报告 ? ? 论文题目：基于组态软件的双容液位控制系统设计 学生姓名： 张 帅 专业班级：自动化0801学 号：0803010116 指导教师： 翟春艳 ???? ? 年 月 日 填写说明： 1．题目的背景和意义 对题目的出处，背景和意义进行说明论述，不少于300字。 2．题目研究现状概述 通过调研和查阅文献，对题目所涉及的技术、理论和研究成果进行说明论述，不少于1000字。 3．题目要完成的主要内容和预期目标 对题目要完成的主要内容进行说明，并说明达到的预期目标， 不少于300字 4．进度计划 从设计开始的教学周起，依据任务书的进度安排进行细化并以周为单位给出主要工作和完成的任务。 5． 参考文献 对2引用的资料、论文或著作按照引用顺序列出参考文献（格式同论文《参考文献》）。不少于10篇（其中近3年的文献占1/3以上）， 注：相应栏不够时自动加页。 排版要求：正文，宋体，小四，行距固定值20磅 要求学生在毕业设计（论文）开始后的第2周末完成《开题报告》，并交到指导教师评阅（交电子稿和双面打印稿）。 1．题目的背景 人们生活以及工业生产经常涉及到液位和流量的控制问题，例如饮料、食品加工，居民生活用水的供应，溶液过滤，污水处理，化工生产等多种行业的生产加工过程， 通常要使用蓄液池。蓄液池中的液位需要维持合适的高度，太满容易溢出造成浪费，过少则无法满足需求。因此，需要设计合适的控制器自动调整蓄液池的进出流量，使得蓄液池内液位保持正常水平，以保证产品的质量和生产效益。这些不同背景的实际问题都可以简化为某种水箱的液位控制[1]问题。因此液位是工业控制过程中一个重要的参数。特别是在动态的状态下，采用适合的方法对液位进行检测、控制，能收到很好的生产效果。水箱液位控制系统的设计应用非常长广泛，可以把一个复杂的液位控制系统简化成一个水箱液位控制系统来实现。 比例、积分、微分( proportion integration differentation, PID) 控制是迄今为止最通用的控制方法, 大多数反馈回路用该方法或其较小的变形来控制 。由于过程控制系统执行机构的复杂性及变量间的关联性和非线性等原因, 找到一组适合整个系统大范围控制的合适的PID 参数相当困难, 对要求控制范围宽、响应快且连续可调系统PID 就显得力不从心。模糊控制与PID 控制相结合则显示了巨大的优越性, 不但具有PID 控制精度高等优点, 又兼有模糊控制灵活、适应性强的优点, 对复杂控制系统和要求高精度的伺服系统可获得优良的控制效果, 是近年来控制领域十分活跃的一支分支。? 2．题目研究现状概述 水箱液位控制系统是整机设计的重要部分，一般应用在船舶、发电站、污水净化站、蓄水库等需要监控液位的地方，目前并没有相关文献规范液位控制系统的设计方法，只是依靠以往的经验理论进行设计工作[2]。船舶上用到的多输入/输出的 液位控制系统是一个非线性系统，常存在容积延迟时间长、抗干扰能力差的现象。运用滑模控制算法、并用组态王(Kingview)编制了上位机控制界面和算法程序，组件接近于实际的控制系统。通过在线运行，获得滑模变结构控制自适应能力强，动态、静态品质优良，鲁棒性好等优点，有效地解决了类似系统难于控制的问题[3]。对液位控制系统，一般是在工作点附近线性化后再加以控制的。控制方法有PID控制、基于线性模型的模糊控制[4]、人工神经网络[5]等等。针对双容水箱普遍存在容积延迟问题和传统PID单回路控制难于达到控制要求的特点，提出了基于串级技术和PLC控制器的双容液位控制系统。系统根据双容水箱的数学模型，采用微分现行的串级控制技术、PLC控制器、MCCS软件组态实现了双容液位的高精度控制盒实时显示[6]。 液位对象一般具有时变、非线性、大惯性的特点，其控制系统一般采用常规PID控制，但由于参数固定，PID控制难以保证系统适应工作条件的变化。文献[7]通过机理建模法建立了三容水箱的数学模型，设计了基于模糊控制原理的PID参数自整定控制器，仿真结果表明该方法能极大地改善系统的动态和静态性能。文献[8]提出了一种改进的三容水箱单神经元自适应PID控制方法。该方法具有自学习和自适应能力，以及较强的鲁棒性。仿真结果表明该方法对三容水箱这种复杂对象具有良好的控制效果。文献[7-8]均采用了智能控制方法对液位进行控制，但只停留在仿真阶段，没有用于实际控制系统。文献[9-10]设计了模糊PID控制器并用于三容液位的实际控制中，改善了系统的性能。但文献[9-10