摘要:三容水箱液位控制系統是一個較為典型的非線性、時變、強耦合的實驗系統,工業上許多被控對象都可以抽象成三容水箱的數學模型,因此對其液位控制算法的研究有非常重要的實際意義。針對PID控制器對非線性、時延對象控制參數難以整定的問題,本文結合神經網絡控制,模糊控制,常規PID控制各自的優點,提出用神經網絡模糊控制器對其進行控制。仿真實驗結果證明了神經網絡模糊控制器比常規PID控制器有更好的控制效果,大大改善了系統靜態和動態性能。
關鍵詞:三容水箱 液位控制系統 神經網絡
1 引言
三容水箱是較為典型的非線性、時延、大慣性對象,工業上許多被控對象的整體或局部都可以抽象成三容水箱的數學模型,具有很強的代表性。常規PID控制器具有算法簡單、魯棒性強的特點,可以實現多種被控對象的控制,尤其適用于已經建立精確數學模型的確定性控制系統。然而,對于三容水箱這樣的被控對象,常規PID控制器難以確定恰當的PID參數,并且不具有在線整定參數的能力,難以取得滿意的控制效果.本文以通過神經網絡模糊控制為控制策略對三容水箱進行控制, 設計基于神經網絡的模糊控制器來改善控制性能, 通過仿真研究驗證算法的正確性和有效性。
2 三容水箱的系統分析與建模
本論文研究的對象——三容水箱液位系統,采用的是固高科技(深圳)有限公司生產的GWT1003型液位控制系統實驗裝置,通過PCI1711板卡與其將普通PC機相連,在windows界面下通過MATLAB進行仿真實驗。
2.1 三容水箱裝置
三容水箱液位控制系統由水箱、液位傳感器、潛水泵、數據采集卡和工控PC機構成,結構原理如圖1所示。水箱主體由3個圓柱型玻璃容器、1個回收水槽、2個連接閥門、3個泄水閥門及2個調整進水閥門的步進電機和連接構件組成。三個玻璃容器 , , 通過兩個連接閥門依次連接。三個容器分別通過泄水閥門 、 和 排出容器里的水。排出的水流進下面的回收水槽中,用來供潛水泵使用。潛水泵抽出的水通過兩個進水閥門進入容器 和 ,這樣就構成了一個封閉的回路。
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三容系統的神經網絡模糊控制研究[/b]