变量注释表

Q1/q1 液体流入量

Q2/q2 液体流出量

H/h 液位高度

R 阀门阻力

K 放大系数

T 时间系数

C 容量系数

W(s) 传递函数

KP 比例常数/比例系数

TI 积分常数

TD 微分常数

Ki 积分系数

Kd 微分系数

e(k) 误差/偏差

M1 界值 1

M2 界值 2

1 绪论

1.1 纵观自动控制理论的发展历史，可概括性的分为三个阶段：经典控制理论、 现代控制理论和智能控制理论。经典控制理论，是主要研究单输入单输出，线性 定长系统等经典控制对象。现代控制理论成熟于上世纪 60 年代，广泛应用于工 业生产，航空航天领域，多适用于研究高性能、高精度、多变量等控制系统。经 典控制理论和现代控制领域都是以精确的数学模型基础上研究的的，随着控制科 学的发展，20 世纪 70 年代，智能控制理论迅速发展，它可不需要知道精确数学 模型，就可用人工智能来解决系统或环境本身不确定的问题。自 20 世纪 30 年代 起，过程控制开始发展，并且伴随着自动控制理论的发展而完善，在生活和生产 中被广泛用到，随着生产力的提高，过程控制越来越已经应用于各行各业，如化 工、冶金、轻工、航天的领域。当然，不同领域其控制参数会不同，其中液位是 生产中要求控制的最广泛参数之一，本文主要研究液位控制系统[1]。

当今社会，随着科技力量的发展，无论是日常家居生活还是工业生产过程中， 常常遇到一些液位或流量需要控制的问题。比如日常家居生活中，智能太阳能供 水问题。工业生产过程中，例如化工、冶金、制造业等，生产流水线上有许多装 有液体的贮液罐，按生产工序，为了提高生产效益，和一些必要的安全设备，储 藏的原料必须维持在一定恒定的量，来保持生产过程的继续，和安全防范，此时 必须贮罐中的液位进行控制。特别地，在整个生产流程中，常常是多个贮罐相互 连接，这就构成了复杂的液位控制系统[5]。

而上述的生活和工业生产中，混合液体、化学药剂等液位控制都能抽象为实 验室的水箱液位控制，所以完全可以以实验设备去模拟各种生产控制现场，这也 是本次液位实验控制的意义在。此外，双容水箱实验系统构造简单，国内外也有 许多实验室在研究，技术相对来说已经达到成熟，通过对它的研究，对研究先进 控制算法有着重要的意义，然后先进算法再运用于实际的生活生产中，推进工业 生产，提高生产力。论文网

在控制算法的发展历史上，传统的 PID 控制算法只能适用简单的时不变、线 性等相对简单系统，但在复杂系统中已经慢慢不满足控制的期望目的，人们对控 制要求越来越高，但是 PID 算法的实现简单，控制效果好等优点仍然是控制系统 的一大亮点。所以，在传统 PID 的基础上，又滋生出了许多先进的 PID 控制，其 中 PID 与智能控制的结合，利用智能控制无需知道具体参数的情况下，利用智能

系统得到 PID 控制参数，来达到现代控制的目的。