基于Matlab和Simulink可视化水箱系统控制

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摘 要

随着工业生产的快速发展，工业上离不开可视化水箱的液面控制系统。本设计主要是设计可视化水箱的控制系统，在研究设计过程中，PID控制策略不但使设计控制算法更加的方便，同时又足以有效的满足设计需要，因此本篇研究选择了PID控制。本论文目的是设计可视化水箱系统控制，设计时充分利用了自动控制原理，过程控制以实现对水箱液位的控制。本设计主要内容有对水箱的实验曲线分析以及确定其特性，对MATLAB进行概括，其次了解过程控制的定义目的以及特点，然后依据可视化的水箱控制模型以及受控过程属性来更好的设计出PID调节器，进而操控系统仿真。通过参数的不同设置得到不同的控制结果，证明提高系统性能的有效性最好的办法是加入串级控制。通过MATLAB来构建一个较为完善的液位控制体系，调节器使用PID控制，构建水箱液位控制系统的数学模型再设计出水箱的控制系统，选择合适的PID算法。对所得到的仿真曲线进行分析，得出最优化的仿真参数及各个参数的控制性能，然后就参数变动对系统性能的影响进行一定的归纳总结。

一、PID控制简介及其整定方法

4.1 系统主程序流程图的设计
4.1.1 PID控制系统原理图  
现代自动化控制技术是建立在反馈的基础上的。反馈的三大要素是，第一步进行测量，第二不是对比，最后是实施。测量针对的是变量，比较是根据测量量与期望值进行对比，执行是根据比较结果进行一系列操作，进而完成控制。在自动控制过程中依据反馈理论对系统做出正确的检测然后比较最后完成系统的纠正调节。PID控制即比例积分微分控制，在工业生产的控制过程中，几乎所有的控制回路都有PID的结构，而且在更高级的控制系统中也是PID控制为基础进行研究。