基于SCILAB的液位控制改进+源代码(3)
科学自由软件Scilab的主要功能是科学计算和数据可视化，广泛适用于科学计算、数学建模、信号处理、线性/非线性控制等方面。Scilab的Scicos工具箱类似于malab中的simulink工具箱，可以对动态系统进行建模与仿真。它可以直观、有效地表现物理过程或数学模型中的数据传递、演算、变换和显示过程[4]。因此，利用Scilab的Scicos工具箱可以较好地实现仿真模拟工作，以达到利用模糊控制改进液位控制算法的目的。
综上所述，本课题将利用Scilab的Scicos为基本工具，利用模糊控制对传统的PID液位控制算法进行改进，在实际生产的过程控制中有一定的应用前景。
1.2. 国内外研究现状与发展趋势
1.3. 本文所用相关技术
1.3.1. PID控制在过程控制中的应用
PID控制框图
在工程中，以比例、积分、微分控制应用最为广泛。比例、积分、微分控制又简称为PID控制，在当今应用的工业控制器中，有半数以上采用了PID控制器或者是改进了的PID控制器。
PID控制的价值取决于它们对大多数控制系统的广泛适用性。而在过程控制领域，基本的或者是改进了的PID控制策略可以在大部分情况下提供满意的控制效果。尽管它们在许多给定的情况下尚无法提供最佳控制，但PID控制还是被证明具有足够良好的适用性。因此，PID控制器被广大控制工程师所熟悉。
1.3.2. 模糊控制的发展与应用
模糊理论的创始人是美国加利福尼亚大学伯克林分校的扎德(Zadeh.L.A)教授。1965年在论文《Fuzzy Set》中，他首先提出了用“隶属函数”来描述差异的中间过程，并提出了模糊集合的概念[7]。1974年英国的马丹尼把模糊理论应用于工业控制并获得成功。从此，标志着模糊控制的诞生。
在模糊控制理论和技术应用发展的30多年来，虽然时间不长，但它的发展之快，成果之多和受世人之重视却是少有的。特别是1987年，基于模糊控制的仙台地铁开通后，各种家电的模糊产品相继研发成功并进入市场，各种新应用、新产品层出不穷[16][17][18]。比如模糊控制使得淋浴器、照相机、洗衣机、吸尘器等家电产品在方便性、节约资源及使用效果方面更加优秀，而且还具有以往产品所不具有的“人性”。
随着科学技术发展，对自动控制系统的控制精度、响应速度、系统稳定性和适应能力的要求越来越高，对大多数复杂的被控对象，传统的控制方法往往难以受到满意的控制效果[19]。现在的模糊控制技术综合了专家经验，优化了抗干扰能力、响应速度、并且易于控制和掌握、便于应用、设计。此外，模糊控制对有参数变化的时变系统具有较强的鲁棒性，其设计并不依赖精确数学模型。因此模糊理论正是解决过程控制中出现的一系列问题的有效途径。
1.3.3. Scilab与Scicos的应用
Scilab（Scientific Laboratory科学实验室）是由法国国家信息、自动化研究院（INRIA）和国立桥梁学院（ENPC）开发并发行的科学计算应用的“开放源码”软件[24]。
Scilab的语法简单，而且相关专用函数和运算符的使用使得矩阵的计算变得更为简单。它适用于科学计算、数学建模、信号处理、线性/非线性控制等方面。它还提供可以满足不同工程与科学需要的工具箱，例如Scicos（Scilab Connected Object Simulator科学实验室连接对象仿真器）工具箱，CACSD（计算机辅助控制系统设计）工具箱等[24][25]。更多的工具箱可以在网站http://atoms.scilab.org/上下载。
Scicos是一个针对动态系统建模与仿真的Scilab工具箱，为复杂动态系统的创建提供了一个基于框图的模块化建模方法——只需通过简单的单击，就能够简单快速地实现系统的仿真。利用Scicos，可以创建一个存放可重复使用的模块的模块库，它可以直观、有效地表现物理过程或数学模型中的数据传递、演算、变换和显示过程，能比较方便的用于液位控制系统的图形化建模仿真[26][27]。