基于MATLAB的串级PID控制系统.doc

湖北文理学院毕业设计(论文)正文题 目基于MATLAB的串级PID控制系统专 业机电一体化工程班 级机电0811班姓 名姜鹏学 导教师职 称2012年 4 摘 要本文是用MATLAB编制算法程序的串级PID去实现对上下水箱的液位控制。首先对水箱进行抽象化，建立其数学模型，通过控制工程的知识求出传递函数，对系统模型和结构的分析设计出MATLAB的控制程序；然后用串级PID控制系统去控制这个经典的水位控制系统，在处理水位的自平衡问题时，用MATLAB作为上位机对系统进行监控和动画仿真，可以直观地知道系统的运行状态，也可以获得实时的运行数据和历史数据以及其曲线图；然后通过调整参数，能使水位在有扰动的情况下能快速、稳定、精确地对其产生响应，从而达到水位的自平衡。关键词： MATLAB，PID控制，液位，串级控制 AbstractThis article was compiled using MATLAB algorithm procedures Cascade PID to realize right next to the water level control. First of water abstract and establish a mathematical model, controlling the knowledge obtained transfer function, on the system and structure of the model analysis to the MATLAB design control procedures; Then Cascade PID control system to control the water level in the classical control systems, the water level in the self-balancing issue, Using MATLAB as a PC monitor and control the system simulation and animation, can intuitively know the system running, also get real-time operating data, and historical data, as well as its curve; then by adjusting parameters, make water in the case of disturbances can be fast, stable and accurate response to their produce, and thereby achieve the level of self-balanced. Keywords: MATLAB, the PID control, the liquid position, cascade control 文献综述目前工业自动化水平已成为衡量各行各业现代化水平的一个重要标志。所谓的工业自动化就是在没有人直接参与的情况下，通过自动控制装置或系统，对生产过程、工艺参数、技术指标、产品要求等进行自动的调节与控制，使之达到预定的技术指标。所以控制理论的发展成为了发展工业自动化化关键。其中控制理论的发展也经历了古典控制理论、现代控制理论和智能控制理论三个阶段。智能控制的典型实例是模糊全自动洗衣机等。自动控制系统又可分为开环控制系统和闭环控制系统。开环控制系统开环控制系统(open-loop control system)是指被控对象的输出(被控制量)对控制器(controller)的输出没有影响。在这种控制系统中，不依赖将被控量反送回来以形成任何闭环回路。闭环控制系统闭环控制系统(closed-loop control system)的特点是系统被控对象的输出(被控制量)会反送回来影响控制器的输出，形成一个或多个闭环。闭环控制系统有正反馈和负反馈，若反馈信号与系统给定值信号相反，则称为负反馈( Negative Feedback)，若极性相同，则称为正反馈，一般闭环控制系统均采用负反馈，又称负反馈控制系统。闭环控制系统的例子很多。比如人就是一个具有负反馈的闭环控制系统，眼睛便是传感器，充当反馈，人体系统能通过不断的修正最后作出各种正确的动作。如果没有眼睛，就没有了反馈回路，也就成了一个开环控制系统。另外，当一台真正的全自动洗衣机具有能连续检查衣物是否洗净，并在洗净之后能自动切断电源，它就是一个闭环控制系统。一个控制系统包括控制器﹑传感器﹑变送器﹑执行机构﹑输入输出接口。控制器的输出经过输出