改进型PID算法在液位串级控制系统中的研究

摘要液位控制一直是过程控制的核心之一。本文即研究改进型 PID 算法在液位串级控制中的应用。本文首先通过分析建立起双容水箱的系统模型，经过分析选择串级控制方法，其中主控制器选择模糊控制，副控制器选择比例控制。然后，研究建立合适的隶属度函数和规则表。最后，在MATLAB软件上进行系统仿真，得到响应曲线图，比较传统 PID 控制方法与模糊控制的优劣。实验结果显示：模糊控制在减少系统超调等方面有优势。在仿真基础上，通过西门子S7-200编写液位模糊控制梯形图，而组态软件WinCC可以对系统进行实时监控。 22522
毕业论文关键词     PID控制模糊控制 S7-200 WinCC
Title    Research on Improved PID algorithm of level cascade control system
Abstract
Level control has been one of the core of the process control. This
thesis studies improved PID algorithm of level cascade control system.
Firstly, establish a system model of double containment tank. Through
the analysis, we select cascade control method, in which the main
controller selects fuzzy control, deputy controller selects proportional
control. Then, establish appropriate membership functions and rules table.
Finally, in the MATLAB software for system simulation, we can obtain
response curve and compare the traditional method of PID control and fuzzy
control . The experimental results show that: the fuzzy control has
advantages on reducing overshoot and so on. After the simulation, we can
use Siemens’s S7-200 to write ladder chart and use the configuration
software WinCC to monitor the system real time.
Keywords    PID control    fuzzy control   S7-200   WinCC
目录
1 绪论    1
1.1研究的背景和提出    1
1.2 研究的应用价值与意义 . 1
1.3 PLC的发展概况    2
2 多容水箱液位控制系统分析 . 3
2.1 多容水箱液位控制 . 3
2.2 多容水箱控制模型的建立 . 4
3 传统PID控制与模糊控制    6
3.1 PID控制概述    6
3.2 PID在液位串级系统中的应用    7
3.3 模糊控制特点 . 7
3.4 模糊控制的数学基础 . 7
3.5 模糊控制器结构 . 9
3.6 模糊控制器设计    10
4 传统PID控制与模糊控制的MATLAB仿真 . 16
4.1 传统PID控制仿真模型的建立    16
4.2 模糊控制仿真模型的建立    17
4.3 传统PID控制与模糊控制的比较    18
5 控制系统硬件设计    20
5.1 西门子S7-200 . 20
5.2 液位控制系统    21
6 PLC编程实现 . 23
6.1 S7-200 PLC程序结构    23
6.2 S7-200编程语言    23
6.3 液位控制算法    24
6.4 梯形图程序    26
6.5 监控界面    30
结论    32
致谢    33
参考文献    34
1 绪论
1.1 研究的背景和提出
PID 控制器问世至今已经有近 70 年的历史，以其稳定可靠、结构简单和调整方
便等优点成为工业控制的主要控制方法之一，在工业生产等各方面得到了广泛运用。
然而，传统的PID控制器面对非线性模型或系统的数学模型难以准确建立时，传改进型PID算法在液位串级控制系统中的研究:http://www.youerw.com/zidonghua/lunwen_15198.html