【正文】 f faults etc…It has true values of theoretics and pratical application in the field of industrial control and the teaching of Engineering Control Theory to further research on the control algorithm of threetank system and the construction of experiment teaching system. PID controller is one of the earliest developed control controller has been applied on industrial control extensively because of its simple algorithm 、 good robustness and high it is shuitable for controlsystem which we can find mathematical paper aims at improving the control system design and control quality through the full use of geic ,experimental modeling method derived mathematical model of the we used two kindsof PID control games on single are PIDcontroller based on auto GA and fast PID control algorithm based on adapive geic algorithm .For two kinds of PID controller,we know how to optimize parameter is a key this paper ,we select the Geic Algorithms as a search way and get good effect. KEY WEODS threetank system； mathemetics model； adaptive geic algorithm； fast PID control algorithm based on adapive geic algorithm . 5 第一章 概論 課題來源 由于現(xiàn)在科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，將控制理論應(yīng)用于機(jī)械工程的重要性日益明顯，這就導(dǎo)致了“工程控制論”這門學(xué)科的產(chǎn)生與發(fā)展。 PID控制是最早發(fā)展起來的控制策略之一，由于其算法簡(jiǎn)單、魯棒性好和可靠性高，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)過程控制，尤其適用于可建立精確數(shù)學(xué)模型的確定性控制系統(tǒng)。 1 目錄 目錄 ................................................................................................................................. 1 摘要 ................................................................................................................................. 3 第一章 概論 ................................................................................................................. 5 課題來源 ........................................................................................................... 5 水箱控制策略的研究 ......................................................................................... 6 本文研究課題 .................................................................................................... 6 第二章 三容水箱系統(tǒng)簡(jiǎn)介及數(shù)學(xué)模型 .......................................................................... 8 三容水箱系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)及工作原理 ................................................................. 8 三容水箱試驗(yàn)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu) .......................................................................... 8 三容水箱試驗(yàn)臺(tái)控制結(jié)構(gòu)的組成 ....................................................................... 9 單入單出一階對(duì)象的結(jié)構(gòu) ............................................................................... 10 三容水箱系統(tǒng)的特點(diǎn) ...................................................................................... 10 實(shí)驗(yàn)建模法推導(dǎo)三容水箱系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型 ....................................................... 11 系統(tǒng)的性能分析 ............................................................................................. 13 本章小結(jié) ........................................................................................................ 15 第三章 基于三 容水箱系統(tǒng)的 PID 控制算法研究 .......................................................... 16 PID 控制原理簡(jiǎn)介 .......................................................................................... 16 基于 ZN的算法實(shí)現(xiàn) ...................................................................................... 17 數(shù)字 PID 控制算法簡(jiǎn)介 .................................................................................. 18 積分分離 PID 控制算法 .................................................................................. 19 基于 ZN 整定法的 Kp、 Ki、 Kd 控制參數(shù)整定 ............................................... 20 基于遺傳算法的 PID控制的設(shè)計(jì) ..................................................................... 24 遺傳算法簡(jiǎn)介 ................................................................................................. 24 基于遺傳算法 PID 參數(shù)整定的算法設(shè)計(jì) .......................................................... 26 適應(yīng)度目標(biāo)函數(shù)討論 ...................................................................................... 33 基于自適應(yīng)遺傳算法改進(jìn)的 PID參數(shù)整定 ....................................................... 34 自適應(yīng)遺傳算法 ............................................................................................. 34 基于自適應(yīng)遺傳算法求解最優(yōu)化模型 .............................................................. 36 基于自適應(yīng)遺傳算法的改進(jìn) ............................................................................ 38 本章小結(jié) ........................................................................................................ 40 第四章 總結(jié) ............................................................................................................... 41 結(jié)論 ............................................................................................................... 41 2 后續(xù)工作 ........................................................................................................ 41 參考文獻(xiàn) ........................................................................................................................ 42 致謝 ............................................................................................................................... 43 附錄 1 常規(guī)遺傳算法 PID整定程序 ............................................................................. 43 附錄 2 計(jì)算目標(biāo)函數(shù)值的子程序 .............................................................. 47 附錄 3 基于自適應(yīng)遺傳算法的 PID整定程序 ............................................................... 49 附錄 4 快速仿真曲線程序 ........................................................................................... 56 3 摘要 三容水箱系統(tǒng)是工業(yè)過程控制中許多被控對(duì)象的典型抽象模型，在非線性、大慣性 過程控制研究應(yīng)用中具有廣泛代表性。本文旨在充分發(fā)揮遺傳算法的特點(diǎn)，提高 PID控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和控制品質(zhì)。作為一門課程，它是機(jī)械工程類專業(yè)的重要理論基礎(chǔ)之一。學(xué)生雖然也參與了實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)，但實(shí)質(zhì)上是處于被動(dòng)接受的狀態(tài)，學(xué)生的主動(dòng)性、積極性受到限制，非常不利于創(chuàng)造能力的培養(yǎng)。每一個(gè)先進(jìn)、實(shí)用的控制算法的出現(xiàn)都對(duì)工業(yè)生產(chǎn)具有巨大的推動(dòng)作用。 三容水箱是較為典型的非線性、時(shí)延對(duì)象，工業(yè)上許多 被控對(duì)象的整體或局部都可以抽象成三容水箱的數(shù)學(xué)模型，具有很強(qiáng)的代表性，有較強(qiáng)的工業(yè)背景，對(duì)三容水箱數(shù)學(xué)模型的建立是非常有意義的，針對(duì)它的研究可涵蓋控制策略的研究、復(fù)雜