【正文】 內(nèi)蒙古科技大學(xué)的崔桂梅等采用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)解耦控制技術(shù)，實現(xiàn)了對水箱液位系統(tǒng)的解耦以及液位控制。內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)的韓梅等提出了采用基于TS模型的模糊PID控制策略，這種策略根據(jù)液位變化，通過適用度加權(quán)產(chǎn)生PD控制參數(shù)，可實現(xiàn)參數(shù)的平穩(wěn)度過。大連海事大學(xué)的孫紅英等提出了設(shè)計一種參數(shù)自整定模糊PID控制器，可以實現(xiàn)PID參數(shù)的調(diào)整，使控制系統(tǒng)的響應(yīng)速度快，超調(diào)量減少，過渡過程時間大大縮短，振蕩次數(shù)減少，具有較強的魯棒性和穩(wěn)定性。采用并聯(lián)型辨識結(jié)構(gòu)，訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)采用LevenbergMarquardt算法和BFGS擬牛頓算法，利用MATLAB軟件平臺，實現(xiàn)比較訓(xùn)練仿真，結(jié)果表明，采用LM算法和BFGS擬牛頓算法能較好的辨識水箱液位系統(tǒng)。PID控制器問世至今已有近70年歷史，它 以其結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調(diào)整方便而成為工業(yè)控制的主要技術(shù)之一。PID控制器簡單易懂，使用中不需精確的系統(tǒng)模型等先決條件，因而成為應(yīng)用最為廣泛的控制器。有利用PID控制實現(xiàn)的壓力、溫度、流量、液位控制 器，能實現(xiàn)PID控制功能的可編程邏輯控制器(PLC)，還有可實現(xiàn)PID控制的PC系統(tǒng)等等。還有可以實現(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)來實現(xiàn)其遠(yuǎn)程控制功能。其控制器的輸出與輸入誤差信號成比例關(guān)系?！　?）積分（I）控制　　在積分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號的積分成正比關(guān)系。為了消除穩(wěn)態(tài)誤差，在控制器中必須引入“積分項”。這樣，即便誤差很小，積 分項也會隨著時間的增加而加大，它推動控制器的輸出增大使穩(wěn)態(tài)誤差進(jìn)一步減小，直到等于零?！　?） 微分（D）控制　　在微分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號的微分（即誤差的變化率）成正比關(guān)系。其原因是由于存在有較大慣性組件（環(huán)節(jié)）或有滯后(delay)組件，具有抑制誤差的作用， 其變化總是落后于誤差的變化。這就是說，在控制器中僅引入 “比例”項往往是不夠的，比例項的作用僅是放大誤差的幅值，而目前需要增加的是“微分項”，它能預(yù)測誤差變化的趨勢，這樣，具有比例+微分的控制器，就能夠提前使抑制誤差的控制作用等于零，甚至為負(fù)值，從而避免了被控量的嚴(yán)重超調(diào)。 串級控制系統(tǒng)介紹串級控制是指通過引入副回路，使系統(tǒng)控制品質(zhì)相對于單回路控制系統(tǒng)提高。船機系統(tǒng)的主回路是定值控制系統(tǒng)，副回路是隨動控制系統(tǒng)，通過他們的協(xié)調(diào)工作，是主參數(shù)能夠準(zhǔn)確地控制在工藝規(guī)定的范圍之內(nèi)。 。 第四章介紹了基于組態(tài)王的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計，搭配ADAM IPC—7017系列I/O端口的設(shè)計，介紹了ADAM A/D轉(zhuǎn)換模塊與上位機的連接設(shè)計。第二章 水箱液位控制系統(tǒng)的建模 水箱液位控制系統(tǒng)的構(gòu)成水箱液位控制系統(tǒng)AE2000B由水箱體（不銹鋼儲水箱：、串接圓筒有機玻璃上水箱：、下水箱：、1個連接閥門、2個泄水閥門及1個調(diào)整進(jìn)水閥門的步進(jìn)電機和其他連接構(gòu)件）、水位檢測元件（壓力傳感器）、水泵、數(shù)據(jù)采集模塊（ADAM IPC7017）及上位工控機(內(nèi)有PCI總線插槽)構(gòu)成，負(fù)責(zé)監(jiān)測和變送和執(zhí)行的元件包括液位傳感器、渦輪流量計、壓力表、電動調(diào)節(jié)閥等。 AE2000B實驗設(shè)備圖圖中的兩個玻璃容器、通過連接閥門依次連接。兩個玻璃容器上各裝有一個液位壓力傳感器作為測量元件，用來讀出容器的實時液位值。液位壓力傳感器將容器中的水位值轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號傳到數(shù)據(jù)采集模塊，又由數(shù)據(jù)采集模塊傳給上位機，為各種控制算法提供實時的數(shù)據(jù)。泄水閥門可以保證實驗結(jié)束后放掉容器中的水。2）自衡過程 所謂自衡過程，試制過程在擾動的作用下，其平衡狀態(tài)被破壞后，不需要操作人員后儀表等敢于，依靠自身重新恢復(fù)平衡的過程。 單容被控過程 出水閥2固定于某一開度值，根據(jù)物料的動態(tài)平衡關(guān)系，所求的微分方程：在零初始狀態(tài)條件下，對上式求拉氏變換，得： 階躍響應(yīng)曲線式中，T為誰想的時間常數(shù)（閥2的開度會直接影響到水箱的時間常數(shù)），為過程的放大倍數(shù)，為閥2的液阻，C為水箱的容量系數(shù)（表征過程存儲能力的大?。Ｆ湮锢硪饬x是：引起單位被控量變化時被控過程貯存量變化的大小。在工業(yè)生產(chǎn)過程中，過程的純滯后問題經(jīng)常碰到，如皮帶運輸機的物料傳輸過程，管道輸送，管道反應(yīng)和管道的混合過程等。以其有自衡能力的雙容過程為例，來討論其建立數(shù)學(xué)模型的方法。根據(jù)物料平衡關(guān)系可以列出下列方程：由上圖可知，這是由兩個一階非周期慣性環(huán)節(jié)串聯(lián)起來，被調(diào)量是第二水草的水位當(dāng)輸入量有一個階躍增加時，被調(diào)量變化的反應(yīng)區(qū)縣如圖，是一個呈S型的一條曲線。設(shè)流量為雙容水箱的輸入量,下水箱的液位高度為為輸出量，根據(jù)物料平衡關(guān)系，并考慮到液體傳輸過程中的時延，其傳遞函數(shù)為：其中K=，和分別為閥和的液阻，分別為上水箱和下水箱的容量系數(shù)?？赏ㄟ^試驗測量確定出具體的K、T、τ的值，辨識方法將在下文中詳述。令流入流量，為常量，則輸出液位的高度為：，拉式反變換，即由上式，當(dāng)t=T時，有：當(dāng)時，因而有輸出穩(wěn)態(tài)值/階躍輸入，、y（0）分別是被控變量新的穩(wěn)態(tài)值與原來的的穩(wěn)態(tài)值；、分別是階躍作用后與原來的操作變量的值。 二階雙容水箱的下水箱對象參數(shù)辨識 雙容水槽的建模由雙容水箱的建模結(jié)果可知， ，其中的可以從實驗中求得的階躍響應(yīng)曲線中求出。然后，利用下面的近似公式計算參數(shù)K、和的值：4） ，對于始終的和的大小關(guān)系。根據(jù)控制框圖，這是一個閉環(huán)反饋單回路液位控制。當(dāng)控制方案確定后，接下來就是整定調(diào)節(jié)器的參數(shù)。合適的控制參數(shù)，可以帶來滿意的控制效果。因此，當(dāng)一個單回路系統(tǒng)組成好以后，系統(tǒng)的投運和參數(shù)整定就變成了一項非常重要的工作。比例積分調(diào)節(jié)器由于積分的作用，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)無余差，而且只要參數(shù)和合理，也能使系統(tǒng)具有良好的動態(tài)性能。 關(guān)于比例（P）、積分（I）、微分（D）的調(diào)節(jié)順序，一般如下：整定步驟 整定步驟為先比例，再積分，最后微分。（2） 整定積分環(huán)節(jié)若在比例控制下穩(wěn)態(tài)誤差不能滿足要求，需加入積分控制。然后減小積分時間，加大積分作用，并相應(yīng)調(diào)整比例系數(shù)，反復(fù)試湊至得到較滿意的響應(yīng)，確定比例和積分的參數(shù)。 先置微分時間TD=0，逐漸加大TD，同時相應(yīng)地改變比例系數(shù)和積分時間，反復(fù)試湊至獲得滿意的控制效果和PID控制參數(shù)。(1) 主參數(shù)的選擇和主回路的設(shè)計： 串級控制系統(tǒng)是由主回路和副回路組成。對于主參數(shù)的選擇和主回路的設(shè)計，基本上可以按照單回路控制系統(tǒng)的設(shè)計原則進(jìn)行。再此我們選擇雙容水箱下水箱的液位高度作為主控制參數(shù)。由于串級控制系統(tǒng)副回路具有調(diào)節(jié)速度快、抑制擾動能力強的特點。在雙容水箱液位控制系統(tǒng)中，我們以下水箱的水位為主控參數(shù)以及上水箱水位作為副參數(shù)，就是考慮到上水箱的水位具有變化劇烈、頻繁且幅度較大的特點。主調(diào)節(jié)器起定值控制的作用，副調(diào)節(jié)器起到隨動控制的作用，這是選擇控制規(guī)律的基本出發(fā)點主參數(shù)是工藝操作的主要指標(biāo)，允許的波動范圍很小，一般要求無余差，因此主調(diào)節(jié)器應(yīng)選PI或者PID控制規(guī)律。一般不引入積分控制規(guī)律，是因為積分控制規(guī)律會延長控制過程，減弱副回路的快速作用。（4） 主、副調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)器正、反作用方式的選擇為了滿足生產(chǎn)工藝的要求，確保串級控制系統(tǒng)正常運行，主、副調(diào)節(jié)