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最优控制与智能控制基础文献总结报告
基于模糊控制的单容水箱液位控制系统
学生姓名:
班级学号:3134110
任课教师:段洪君
提交日期:2016.06.22
成绩:
1研究背景及意义
液位是过程控制中的一个重要参数,它对生产的影响不容忽视。为保证生产的
安全和高效,有必要进行先进的液位控制方法和策略的研究与开发[2]。为了保
证安全生产以及产品的质量,对液位进行及时有效地控制是非常必要的。水箱液
位控制是液位控制中的一个主要问题,它在工业过程中普遍存在,具有代表性且
非常实用[3]。液位控制的策略对液位精度有着重要的影响,因此,根据不同的
需要选择适当的控制算法极为重要[4]。模糊控制作为一种典型的智能控制方
法,因其不依赖于过程模型、鲁棒性好、抗干扰能力强等优点而备受关注。目前
模糊控制的理论研究较为深入,但模糊控制的应用尚不成熟。本文将模糊控制理
论应用于过程控制装置的单容水箱液位控制系统的设计中,实现对单容水箱的液
位模糊控制。
2液位模糊控制的研究现状
2.1研究现状
我们的过程控制实验装置是基于工业过程物理模拟对象,集自动化仪表技术、
计算机技术、通信技术、自动控制技术为一体的多功能实验装置,包括流量、温
度、液位、压力等热工参数。过程控制系统的被控对象包括上位水箱、中位水
箱、下位水箱,控制装置有传感器、调节阀、交流变频器、流量传感器、调节器
等。本文所论述的液位模糊控制系统构造如下:
①被控对象为上单容水箱;
②采用液位传感器扩散硅压力变送器感测上位水箱和中位水箱液位,仪表变送器
通电预热后分别在零压力和满量程压力下检查输出电流值。在零压力下调整零
点电位器,使输出电流为4mA,在满量程压力下调整量程电位器,使输出电流
为20mA。传感器精度为0.5级。因为二线制,故工作时需提供24V直流电源;
③采用电/气动调节阀作为执行机构,其输入信号气动为(0.02~0.1)MPa,
电动为0~10、4~20mA(带电/气阀门定位器);
2.2水箱水位模糊控制器的建立
本章利用模糊数学工具及模糊控制理论知识,建立一个水箱水位模糊控制
器,水位模糊控制器可以设计为二维控制器,即输入量是水位误差和误差变化率,
输出量是阀门控制量,但由于过程计算量大,计算复杂所以此章仅采用一维系统,
即单输入——单输出统,较复杂的二维系统将在下一章里利用MUTLAB软件构建,
并仿真。图2—1为水位模糊控制系统的基本结构。
图2-1水位模糊控制系统
2.2.1输入输出语言变量语言值的选取及其赋值表
我们选取误差语言变量、控制语言变量的语言值为5个,即{PL,PS,O,
NS,NL}。
设误差、控制量语言变量的论域分别为X、Y,量化等级都为9个。有
X=Y={-4,-3,-2,-1,0,1,2,3,4}
图2—2给出了输入、输出语言变量的隶属函数。表2-1给出了语言变量的赋值
表
图2-2输入输出语言变量的隶属函数图
量化等级-4-3-2-101234
隶属度
语言值
PL00000000.51
PS000000.510.50
O0000.510.5000
NS00.510.500000
NL10.50000000
表2-
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