双容水箱实验报告(采用PID+模糊控制).docxVIP

目录

摘要---------------------------------------------------------------2第一章．PID控制原理、优越性，对系统性能的改善----------------------3第二章．被控对象的分析与建模----------------------------------------5

第三章．PID参数整定方法概述----------------------------------------7

3.1PID控制器中比例、积分和微分项对系统性能影响分析------------7

3.1.1比例作用-----------------------------------------------7

3.1.2积分作用-----------------------------------------------8

3.1.3微分作用-----------------------------------------------8

3.2PID参数的整定方法-------------------------------------------9

3.3临界比例度法----------------------------------------------11

3.4PID参数的确定---------------------------------------------14

第四章．控制结构---------------------------------------------------15

4.1利用根轨迹校正系统-----------------------------------------15

4.2利用伯德图校正系统-----------------------------------------17

4.3调整系统控制量的模糊PID控制方法---------------------------19

4.3.1模糊控制部分------------------------------------------19

4.3.2PID控制部分------------------------------------------22

第五章．控制器的设计-----------------------------------------------23第六章.仿真结果与分析----------------------------------------------24第七章.实训小结----------------------------------------------------26参考文献-----------------------------------------------------------27

摘要：

针对双容水箱大滞后系统，采用PID方法去控制。首先对PID控制中各参数的作用进行分析，采用根轨迹校正、伯德图校正的方法，对系统进行校正。最后采用调整系统控制量的模糊PID控制的方法，对该二阶系统进行控制。同时，在MATLAB下，利用Fuzzy工具箱和Simulink仿真工具，对系统的稳定性、反应速度等各指标进行分析。

关键字：双容水箱，大滞后系统，模糊控制，PID，二阶系统，MATLAB，

Simulink

第一章．PID控制原理、优越性，对系统性能的改善

当今的自动控制技术绝大多数部分是基于反馈。反馈理论包括三个基本要素：测量、比较和执行。测量关心的是变量，并与期望值相比较，以此偏差来纠正和调节控制系统的响应。反馈理论及其在自动控制的应用的关键是：作出正确的测量与比较后，如何将偏差用于系统的纠正和调节。

在过去的几十年里，PID控制，即比例-积分-微分控制在工业控制中得到了广泛的应用。虽然各种先进控制方法不断涌现，但PID控制器由于结构简单，在实际应用中较易于整定，且具有不需精确的系统模型等优势，因而在工业过程控制中仍有着非常广泛的应用。而且许多高级的控制技术也都是以PID控制为基础的。

下面是典型的PID控制系统结构图：

图1-1

其中PID控制器由比例单元(P)、积分单元(I)和微分单元(D)组成。

(1)比例(P)调节作用

是按比例反应系统的偏差，系统一旦出现了偏差，比例调节立即产生调节作用用以减少偏差。比例作用大，可以加快调节，减少误差，但是过大的比例，使系统的稳定性下降，甚至造成系统的不稳定。

(2)积分(I)调节作用

是使系