课 程 设 计
题 目：基于matlab的三容水箱系统的设计与仿真 班 级： 电气5班 姓 名： 高昂 学 号：
指导教师： 张小娟 日 期： 2015年1月11日
课程设计任务书
设计 题目 基于Matlab的高阶系统设计与仿真 一、 高阶系统的设计要求： 1、建立高阶系统的数学模型。 2、选择PID控制方法对高阶系统进行控制。 3、计算PID参数的整定结果。 4、利用Simulink或M程序进行仿真。 二、 设计步骤与要求 1、阐述系统的工作原理。 2、拟定高阶系统电路组成框图。 3、进行PID参数的整定。 4、画出高阶系统结构图。 5、写出设计性实验报告。 设 计 要 求 工 作 计 划 1、 2015.1.4-1.5 搜集资料； 2、 2015.1.6-1.10 电路设计； 3、 2015.1.10-1.12 完成设计报告并提交 指导教师： 张小娟 教研室主任： 目录
第一章：前言…………………………………………………………4 1.1设计背景……………………………………………………… 4 1.2 三容水箱的特点………………………………………………4 1.3设计意义………………………………………………………5 第二章：FUZZY PID控制原理 ……………………………………6 2.1模糊PID控制介绍……………………………………………6 2.2 PID 控制的优点与不足……………………………………7 第三章:被控对象的分析与建模……………………………………8 3.1三容水箱的结构………………………………………………8 3.2三容水箱液位控制系统的工作原理…………………………9 3.3数学模型推导…………………………………………………10 第四章：MATLABSIMULINK仿真介绍………………………………11 4.1软件介绍………………………………………………………11 4.2 Simulink特点………………………………………………13 第五章:三容水箱的简单PID控制…………………………………14 5.1 PID控制器…………………………………………………14 5.2 在matlab的simulink仿真………………………………15 第六章：总结………………………………………………………16 第七章：心得体会…………………………………………………17 参考文献
第一章 前言
1.1 设计背景
三容水箱为工业过程控制中常见的液位控制对象，此系统装置模拟了工业生产过程中对液位,流量参数的测量和控制，具有控制中动态过程的特点：大惯性，大延时，非线性等。针对液位控制过程中存在大滞后、时变、非线性的特点，为适应复杂系统的控制要求，人们研制了种类繁多的先进的智能控制器，模糊PID控制器便是其中之一，模糊PID控制结合了PID控制算法和模糊控制方法的优点，可以在线实现PID参数的调整，使控制系统的响应速度快，过渡过程时间大大缩短，超调量减少，振荡次数少，具有较强的鲁棒性和稳定性，在模糊控制中扮演着十分重要的角色
1.2 三容水箱系统的特点
三容水箱系统是有较强代表性和工业背景的对象，具有非常重要的研究意义
和价值，主要是因为它具有如下特点：
(1)通过改变各个阀门的关闭或打开状态可构成灵活多变的对象，如一阶对象、二阶对象或双入多出系统对象等；
(2)三容水箱系统是典型的非线性、时延对象，所以可对其进行非线性系统的辨识和控制等的相关研究：
(3)三容水箱系统可构造单回路控制系统、串级控制系统、复杂过程控制系统等，从而对各种控制系统的研究提供可靠对象；
(4)由于对三容水箱系统的控制主要通过计算机来完成，所以，可由计算机编程实现各种控制算法来对水箱系统进行控制，为控制算法的研究提供了良好的试验平台。 1.3设计意义
PID控制是生产过程中最普遍使用的控制方法，在冶金、机械、化工等行业获得广泛应用。随着工业生产和现代化科学技术的迅速发展，各个领域对自动控制系统控制性能的要求越来越高。实际的工业生产过程中往往具有非线性、时变性等不确定的干扰，常规PID控制器经常出现参数整定不良、控制性能欠佳且适应性较差等缺点。
模糊控制可以把人类语言表述的控制策略，通过模糊集合和模糊逻辑推理转化成数字或数字函数，再用计算机去实现既定的控制。常规的模糊控制缺少积分环节，加之模糊控制器特有的量化过程，模糊控制是存在静态误差的，而通过给模糊控制器并联积分器成功地消除了静态误差。
智能控制与常规PID控制相结合，形成了智能PID控制，这种新型控制器已引起人们的普遍关注和极大兴趣，并已得到较为广泛的应用。模糊PID控制可以根据系统的运行状态在线整定PID控制器参数，使系统的运行性能有很大的提升。
本设计建立了串联双容水箱液位控制系统的数学模型，应用Matlab软件对PID算法、模糊PID算法进行了仿真。
第二章 模糊PID控制器
2.1模糊PID控制器介绍
【最新版】基于matlab的三容水箱系统的设计与仿真毕业课程设计
