基于模糊PID的三容水箱液位控制

2012-02-03张雅婕

武汉工程职业技术学院学报 2012年3期

李智王君张雅婕

（武汉工程职业技术学院湖北武汉：430080）

0 引言

液位控制及其应用极其普遍，其中不乏一些大型的复杂系统。它主要有以下几个特点：（1）时滞性；（2）时变性；（3）非线性。这几个特点都严重影响PID控制的效果［1］。模糊控制不需要精确的数学模型，因而是解决不确定性系统控制的一种有效途径。但是，单纯的模糊控制也存在精度不高、易产生极限振荡等问题。因此，把PID和模糊控制技术结合起来，取长补短，可使系统的控制性能得到提高，是一种很实用的控制方法［2］。

1 三容水箱实验系统简介

实验系统逻辑结构如图1所示：该实验系统由三个水箱，一个水泵，一个电磁调节阀，一个大蓄水箱和其他负载阀门组成。该系统还包括了传感器、执行器、I／O连接板，并与上位机通信。通过组态软件可以实时的显示各水箱液位和上水箱的水流入量。水流入量Qi由电磁调节阀控制；上、中、下三个水箱的流出量Q1、Q2、Q3则由负载阀来改变［3］。

通过上位机的组态软件可以设置液位给定值，即系统稳定后下水箱液位应达到的高度。液位输出值（即通过传感器监测到的下水箱的实时液位）也将在上位机的组态监控画面中显示出来。计算机将液位给定值和液位输出值做比较，得到的差值称为液位误差变化量e，以下设计的控制器就是要以最优化的方法使得e＝0。