基于MATLAB的双容水箱液位 文档全文预览.pdf

自自动动化化专专业业综综合合实实践践报报告告 基基于于MMAATTLLAABB的的双双容容水水箱箱液液位位的的 模模糊糊神神经经控控制制 摘要 传统的控制理论如PID及其改进的控制方法可以实现对一些简单系统 的控制。 而在控制复杂或难以精确描述的控制系统时,它们往往不能 表现出良好的控制效果。智能控制理论的提出有效解决了这一问题。 目前,智能控制己经作为一门独立的学科,iH式在国际上建立起来,并被 控制领域里的学者们广泛研究。本文以双容水箱液位控制系统(存在 大惯性滞后环节复杂控制系统的典型代表)作为研究对象。首先,通过 机理法分析并建立了系统的数学模型,得出控制系统的传递函数;其次, 详细论述了PID控制思想、模糊控制思想及神经网络控制思想的相关 理论及应用现状。并通过MATLAB中的SIMULINK模型,采用PID控制、 模糊控制及神经网络预测控制的方法对系统进行仿真。最后,通过对比 三种控制方法的控制仿真曲线,直观地得出结论。从而验证智能控制思 想在复杂控制系统中的应用价值。智能控制系统具有更加优秀的性能, 具体表现为:系统超调量小、调节时间短、容错能力及抗干扰能力强, 表现出良好的鲁棒性。随着人工智能技术、计算机技术的迅速发展,智 能控制及其算法的研究与应用越来越成为学术界所关注的热点问题,智 能控制也必将迎来它的发展新时期。 11引引言言 11..11研研究究背背景景 传统控制领域中的系统动态模式是否精确直接关系 到控制效 的优劣,即系统的动态信息越详细便越能 达到精确控制的目的。传统的控制算法应用于明确 系统有着强而有力的控制能力:如,采用PID及其相应 改进算法可以实现对一些简車系统的控制。其特点 在于方便实现对被控对象的控制,并不要求很高的控 制精度。而复杂或者难以精确描述的控制系统的变 量较多,难以准确描述系统的动态。因此我们利用各 种方法简化系统动态实现控制,但效 往往不尽人意。 模糊控制在模糊逻辑中应用最为广泛。模糊控制器 是一种引入隶属度的概念,用条件语句表述控制规则 从而实现控制的非线性控制器。 因此,它带有明显人类智能思维的特征。然而,模糊 控制也存在一个缺 ,即是没有一种良好的学习架构 和方法。神经网络是基于人类神经网络解剖的基础 上的,它描述的是人类神经刚络传递、处理信息的微 观过程。神经网络控制主要特点如下:可以充分逼近 任意复杂的非线性关系;所有定量或定性的信息都等 势分布C:存于网络内的各神经元,故有很强的鲁棒性 和容错性;采用并行分布处理方法,使得快速进行大 量运算成为可能;可学习和自适应不知道或不确定的 系统;能够同时处理定量、定性知识。便于给出工程 上易于实现的学习算法。因此,引入神经网络的概念, 基于神经网络研究各种先进控制算法,越来越成为解 决控制复杂控制系统的必要途径。 11..22智智能能控控制制 11..22..11智智能能控控制制的的产产生生及及研研究究现现状状 从20世纪60年代起,计算机技术和 工智能 技术迅速发展,为了提高控制系统的自主学 习能力, 工智能技术被学者们提出并广泛 应用于控制系统。1965年,美籍华裔科学家 傅京孙教授首先把 工智能的启发式推理 规则用于学习控制系统;1966年,Mendel进一 步在空间飞行器的学习控制系统中应用了 工智能技术,并提出了 “ 工智能控制” 的概念 11..22..22智智能能控控制制的的类类型型研研究究对对象象