【正文】 常規(guī)串級(jí)控制系統(tǒng)中，由于串級(jí) PID 控制系統(tǒng)具備較好的抗干擾能力、快速性、適應(yīng)性和控制質(zhì)量，對(duì)改善控制品質(zhì)有獨(dú)到之處，因而在生產(chǎn)過(guò)程控制中，應(yīng)用變得越來(lái)越廣泛。還有可以實(shí)現(xiàn)PID 控制功能的控制器，如 Rockwell 的 Logix 產(chǎn)品系列，它可以直接與ControlNet 相連，利用網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)其遠(yuǎn)程控制功能。有利用 PID 控制實(shí)現(xiàn)的壓力、溫度、流量、液位控制器，能實(shí)現(xiàn) PID 控制功能的可編程控制器(PLC)，還有可實(shí)現(xiàn) PID 控制的 PC系統(tǒng)等等。如機(jī)械制造業(yè)、煉鐵（剛） 、造紙、制藥等等。其中 PID 控制器參數(shù)的自動(dòng)調(diào)整是通過(guò)智能化調(diào)整或自校正、自適應(yīng)算法來(lái)實(shí)現(xiàn)。一個(gè)控制系統(tǒng)包括控制器﹑傳感器﹑變送器﹑執(zhí)行機(jī)構(gòu)﹑輸入輸出接口。如果沒(méi)有眼睛，就沒(méi)有了反饋回路，也就成了一個(gè)開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)。閉環(huán)控制系統(tǒng)的例子很多。2. 閉環(huán)控制系統(tǒng)閉環(huán)控制系統(tǒng)(closedloop control system)的特點(diǎn)是系統(tǒng)被控對(duì)象的輸出(被控制量)會(huì)反送回來(lái)影響控制器的輸出，形成一個(gè)或多個(gè)閉環(huán)。1. 開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)(openloop control system)是指被控對(duì)象的輸出(被控制量)對(duì)控制器(controller)的輸出沒(méi)有影響。智能控制的典型實(shí)例是模糊全自動(dòng)洗衣機(jī)等。所以控制理論的發(fā)展成為了發(fā)展工業(yè)自動(dòng)化化關(guān)鍵。 then by adjusting parameters, make water in the case of disturbances can be fast, stable and accurate response to their produce, and thereby achieve the level of selfbalanced. Keywords: MATLAB, the PID control, the liquid position, cascade control文獻(xiàn)綜述目前工業(yè)自動(dòng)化水平已成為衡量各行各業(yè)現(xiàn)代化水平的一個(gè)重要標(biāo)志。關(guān)鍵詞： MATLAB，PID 控制，液位，串級(jí)控制AbstractThis article was piled using MATLAB algorithm procedures Cascade PID to realize right next to the water level control. First of water abstract and establish a mathematical model, controlling the knowledge obtained transfer function, on the system and structure of the model analysis to the MATLAB design control procedures。湖北文理學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)( 論文) 正文題 目 基于 MATLAB的串級(jí) PID控制系統(tǒng)專(zhuān) 業(yè) 機(jī)電一體化工程班 級(jí) 機(jī)電 0811 班姓 名 姜鵬學(xué) 號(hào) 08862095指導(dǎo)教師職 稱(chēng)2022 年 4 月 20 日摘 要本文是用 MATLAB 編制算法程序的串級(jí) PID 去實(shí)現(xiàn)對(duì)上下水箱的液位控制。首先對(duì)水箱進(jìn)行抽象化，建立其數(shù)學(xué)模型，通過(guò)控制工程的知識(shí)求出傳遞函數(shù)，對(duì)系統(tǒng)模型和結(jié)構(gòu)的分析設(shè)計(jì)出 MATLAB 的控制程序；然后用串級(jí) PID 控制系統(tǒng)去控制這個(gè)經(jīng)典的水位控制系統(tǒng)，在處理水位的自平衡問(wèn)題時(shí)，用 MATLAB 作為上位機(jī)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控和動(dòng)畫(huà)仿真，可以直觀地知道系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，也可以獲得實(shí)時(shí)的運(yùn)行數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)以及其曲線圖；然后通過(guò)調(diào)整參數(shù)，能使水位在有擾動(dòng)的情況下能快速、穩(wěn)定、精確地對(duì)其產(chǎn)生響應(yīng)，從而達(dá)到水位的自平衡。 Then Cascade PID control system to control the water level in the classical control systems, the water level in the selfbalancing issue, Using MATLAB as a PC monitor and control the system simulation and animation, can intuitively know the system running, also get realtime operating data, and historical data, as well as its curve。所謂的工業(yè)自動(dòng)化就是在沒(méi)有人直接參與的情況下，通過(guò)自動(dòng)控制裝置或系統(tǒng)，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程、工藝參數(shù)、技術(shù)指標(biāo)、產(chǎn)品要求等進(jìn)行自動(dòng)的調(diào)節(jié)與控制，使之達(dá)到預(yù)定的技術(shù)指標(biāo)。其中控制理論的發(fā)展也經(jīng)歷了古典控制理論、現(xiàn)代控制理論和智能控制理論三個(gè)階段。自動(dòng)控制系統(tǒng)又可分為開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)。在這種控制系統(tǒng)中，不依賴(lài)將被控量反送回來(lái)以形成任何閉環(huán)回路。閉環(huán)控制系統(tǒng)有正反饋和負(fù)反饋，若反饋信號(hào)與系統(tǒng)給定值信號(hào)相反，則稱(chēng)為負(fù)反饋( Negative Feedback)，若極性相同，則稱(chēng)為正反饋，一般閉環(huán)控制系統(tǒng)均采用負(fù)反饋，又稱(chēng)負(fù)反饋控制系統(tǒng)。比如人就是一個(gè)具有負(fù)反饋的閉環(huán)控制系統(tǒng)，眼睛便是傳感器，充當(dāng)反饋，人體系統(tǒng)能通過(guò)不斷的修正最后作出各種正確的動(dòng)作。另外，當(dāng)一臺(tái)真正的全自動(dòng)洗衣機(jī)具有能連續(xù)檢查衣物是否洗凈，并在洗凈之后能自動(dòng)切斷電源，它就是一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)?？刂破鞯妮敵鼋?jīng)過(guò)輸出接口﹑執(zhí)行機(jī)構(gòu)，加到被控系統(tǒng)上；控制系統(tǒng)的被控量，經(jīng)過(guò)傳感器，變送器，通過(guò)輸入接口送到控制器。由于 PID 控制具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易實(shí)現(xiàn)、控制效果好等特點(diǎn)；是目前過(guò)程控制中使用最廣泛的調(diào)節(jié)方式；在工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。目錄第一章 緒論 .......................................................................1 串級(jí) PID 控制的研究現(xiàn)狀及意義 .................................................1 串級(jí) PID 控制的主要作用 .......................................................1 用 MATLAB 進(jìn)行 PID 控制的優(yōu)點(diǎn) ..................................................1第二章 硬件的設(shè)計(jì) .................................................................2 系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)方案 .........................................................2 PID 控制器特點(diǎn)及其選擇 .......................................................2 PID 控制器 ...............................................................3 模糊控制（FPID） ........................................................6 串級(jí) PID 控制器 ..........................................................6 串級(jí) PID 的選擇 ...............................................................7 液位系統(tǒng) .....................................................................7 控制系統(tǒng)建模 .................................................................8 水箱液位的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型 ...................................................8 液位系統(tǒng)的硬件選型 ..........................................................11第三章 軟件設(shè)計(jì) ..................................................................13 MATLAB 軟件 .................................................................13 MATLAB 的主要特點(diǎn) .......................................................13 新增功能 .....................................................13 軟件流程圖 ..................................................................14 PID 指令的調(diào)用 ..............................................................14 MATLAB 程序設(shè)計(jì) .............................................................15 MATLAB 環(huán)境下的 SIMULINK 仿真 ................................................16 MATLAB 軟件操作界面總圖 .................................................16 SIMULINK 仿真 ...........................................................17第四章 系統(tǒng)的安裝與調(diào)試 .......................................