Matlab基于组态王的双容水箱液位神经元控制(3)
3、超声波液位控制器，适用于腐蚀性的液体、污水等液位的控制。但是液位控制系统是一个非线性系统，采用上述控制方式存在溶积延迟时间长、抗干扰能力差、控制精度低等问题，不能满足高精度的控制要求。采用组态软件编制上位机控制界面和算法程序，组建接近于实际的控制系统。通过在线运行，具有控制自适应能力强，动态、静态品质优良等优点，有效地解决了类似系统难于控制的问题。对液位控制系统，一般是在工作点附近线性化后再加以控制的，控制方法有PID控制、基于线性模型的模糊控制、人工神经网络等。
1.3 单神经元理论的发展与研究现状
1.4 组态王和VB在控制中的组合应用
以单片机，PLC，DSP，工业PC，计算机系统为单元，可以组成从简单到复杂各种工业控制系统，而且在现实生产过程中，很多系统大多采用以上多种设备组成复杂的，功能齐全的控制系统。这些系统集工控技术，PLC技术，变频控制技术，传统PID控制技术和先进控制技术结合于一体，可实现多种控制方式，如单回路控制，串级控制，比值控制，分程控制，双回路解耦控制以及非线性系统的预测控制等。由于它们集合了多种工控设备和计算机控制软件，可以充分发挥各个部分的在过程控制中的优势，使控制过程更加方便，控制效果更加精准。
组态王是一种面向工程师的软件，提供友好的用户界面，用户可以通过组态软件进行画面组态，实现趋势曲线查看过程数据处理，生产报表和操作记录打印，报警信息确认，使用方便，功能强大，组态王提供的网络功能将使信息化管理程度更高，冗余功能将使整个控制系统更加稳定。但是组态王不能进行复杂的计算，比如它不能进行关于矩阵方面的数学计算，这使得它不能单独控制一个复杂的被控过程。而VB应用软件拥有丰富的多学科工具箱和强大的工程计算和图像图形处理功能，但VB本身也存在一些不足,比如硬件读写，中断的控制工能较弱，无法直接实现数据实时采集功能。因此，将VB和组态王相结合，可以充分发挥组态王6.0的可视化界面功能与VB编程工作量小和开发周期短的各自优势。
1.5 本文主要研究的内容
本文经过对常规PID控制和单神经元自适应PID控制的比较和筛选，单神经元自适应PID控制无论是从操作性、经济性还是从系统的控制效果均有比较突出的特性，因此采用单神经元自适应PID控制对双容水箱液位控制系统实现控制。结合组态软件组态王，提出对其进行二次开发的思想，在组态王中嵌入单神经元自适应PID控制器的ActiveX控件，从而实现单神经元自适应PID控制策略在组态王平台上的扩展和应用。
2 双容水箱的数学建模
双容水箱是工业生产过程中的常见控制对象，它是由两个具有自平衡能力的单容水箱上下串联而成，通常要求对其下水箱液位进行定值控制，双容水箱中的下水箱液位即为这个系统中的被控量，通常选取上水箱的进水流量为操纵量。对其液位的控制通常采用模拟仪表、计算机、PLC 等单回路控制。 双容水箱一般表现出二阶特性。此模型在现实中也有着很广泛的应用。
2.1 双容水箱数学模型
2.1 数学模型的介绍
数学模型（Mathematical Model）是一种模拟，是用数学符号、数学式子、程序、图形等对实际课题本质属性的抽象而又简洁的刻划，它或能解释某些客观现象，或能预测未来的发展规律，或能为控制某一现象的发展提供某种意义下的最优策略或较好策略。数学模型一般并非现实问题的直接翻版，它的建立常常既需要人们对现实问题深入细微的观察和分析，又需要人们灵活巧妙地利用各种数学知识。这种应用知识从实际课题中抽象、提炼出数学模型的过程就称为数学建模（Mathematical Modeling）。
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