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吉林化工学院信息与控制工程学院 毕业论文开题报告 三容系统先进控制策略 Studay of Fuzzy Control for Three-tank Experimental Systems 学生学号： 学生姓名： 张旭龙 专业班级： 自动0802 指导教师： 韩光信 职 称： 副教授 起止日期： 2012.3.19～2012.3.26 吉 林 化 工 学 院 Jilin Institute of Chemical Technology 吉林化工学院信控学院毕业设计开题报告 1．课题来源及选题的目的和意义 课题的来源：综合科研 选题的意义 三容水箱控制系统实验装备是基于工业过程的物理模拟对象，它是集自动化仪表 技术、计算机技术、通讯技术、自动控制技术为一体的多功能实验装备。该系统包括 流量、液位、压力等参数，可实现系统参数辨识、单回路控制、解耦控制等多种控制 形式。三容水箱实验系统具有很强的代表性和工业背景，它可以模拟故障的随机发生， 还可以为各种实验现象做系统辨识，为控制理论及故障诊断的研究提供了典型的被控 对象，尤其是为智能控制理论的研究提供较好的验证平台，他的设计研制可及时解决 无法为理论研究提供实际背景支持的难题。因而，三容水箱实验系统是将理论成果快 速转换为实际应用技术的重要途径，将理论研究应用于实际生产中，提高生产效率和 产品质量等，对实际的工程应用有着非常重要的意义。 选题的目的： 随着工业生产的迅猛发展和人民生活水平的快速提高，人们对生产过程的自动化 控制水平和产品质量要求也越来越高。每一次科研成果到 实际生产的成功转化都对 工业生产具有积极有效的推动作用，然而，由于理论上的研究尚缺乏实际背景支持， 新的研究成果一旦应用到工业现场就难免出现各种各样的实际问题，从而严重阻碍了 理论研究在实际生产中的应用效率，导致当前的学术研究成果与实际生产应用技术水 平难以同步的尴尬局面。因而，在目前尚不具有在实验室中重现真实工业过程的条件 的今天，展开对具有典型对象特性的实验装置的研究无疑是一个探索将理论成果快速 转换为实际应用技术的积极尝试。 三容水箱系统具有纯滞后的非线性耦合系统，是过程控制中的一种典型的控制对 象，它模拟了工业现场的多种典型的非线性时变多变量耦合系统，如：工业锅炉、结 晶器液位控制等。同时，它具有较强的综合性，涉及控制原理、智能控制、流体力学 等多个学科。通过水箱液位控制系统实验，用户除可以掌握控制理论、计算机、仪器 仪表知识和现代技术之外，还可以熟悉生产工艺流程，从控制的角度理解他的静态和 动态工作特性。因此，研究三容水箱的液位控制，对实际的工业生产既有非常积极的 意义。 2．本课题所涉及的内容及国内外研究现状综述 国外研究现状 三容水箱系统的开发和研究在控制领域具有非常重要的作用，很早就引起了国外 相关研究机构和学者的重视，德国Amira 自动化公司研究的三容水箱系统是著名的智 - 1 - 吉林化工学院信控学院毕业设计开题报告 能实验设备之一，在国外很多大学和实验室都已得到广泛的应用，国内也有包括清华 大学，浙江大学，吉林大学等高校引进了Amira 公司研制的三容水箱过程控制实验装 置，各实验室都利用三容水箱进行了实验教学以及大量的算法研究，近年来已有很多 关于新型控制算法或其他相关的研究在三容水箱上成功应用的报道。例如，Renotte CH 提出了非线性系统的模型 PI 控制器的设计方法，并成功应用于三容水箱试验台上， Pham.D.T 对三容水箱系统进行了模糊控制器的设计：近期，Dormido.R 提出了创建网 络实验室，将非线性多输入多输出系统即三容水箱实验发布到WEB 中，为研究学习 人员提供实验平台，由于三容水箱能够在实验过程中模拟各种实际应用中的故障，所 以大多数发表的文献都是关于故障诊断和容错控制在三容水箱上的应用，例如Marcu T