基于模糊PID的三容水箱液位控制(4)

现在,随着工业化程度的不断提高,控制对象越来越复杂,控制精度要求越来越高,传统的控制方法已不能满足控制要求,先进控制理论方法的探索和研究显得尤为重要。三容水箱液位系统在非线性、大惯性过程控制研究应用中具有广泛代表性,近年来国内外许多学者对三容水箱系统的建模方法、控制算法及故障诊断等方面进行了探讨。

水槽3：

dh31

(Q23 Qo)

dtA3

Qi

这里

hi

2、3) 为上中下三个水箱的液位，R、R、R分Ri ，其中 hi(i 1、

123

别为阀门VT1、VT2、VT3的线性化液阻。则有如下公式 Q1

h1/R1 Q2 h2/R2 Q3 h3/R3

按照流体力学原理，水箱流出量Q0与出口静压有关，同时还与调节阀门的阻力R有关，假设三者之间的变化关系为：

hQ0 R

通过对以上公式进行拉式变换，代入相关的数值，则可以得出三容对象关于第三级水箱液位h3的传递函数。

Gs

K0

(T1s 1)(T2s 1)(T3s 1)

，T1 A1R1; 式中：T1 第一个水箱的时间常数

常T2数 A2R2; T2 第二个水箱的时间，

常T3数 A3R3; T3 第三个水箱的时间，计算并得出此系统开环阶跃响应曲线。

三、三容水箱模型的控制与仿真

PID控制器是工程中应用最广泛的一类控制器，其具有结构简单、调节容易等优点。故本三容水箱液位控制系统也采用PID控制器进行控制。在此，本文采用简单PID和串级PID两种控制方法分别对系统进行调试。

（1）三容水箱的简单PID控制

PID控制器根据给定值R与实际输出值C构成偏差信号E=R-C。PID控制器的各个校正环节均有其作用：比例环节（P)能成比例地反映控制系统的偏差信号error(t)，偏差一旦产生，控制器立即产生控制作用，以减少偏差；积分环节（I)则主要用于消除静差，提高系统的无差度；微分环节（D)反映了偏差信号的变化

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