基于SCILAB的液位控制改进+源代码(4)
1.4. 本课题的基本内容
以水箱液位系统为研究对象，对水箱液位的对象特性进行分析建模；基于Scilab，在常规PID控制基础上，研究控制性能改进方法——模糊控制，实现仿真和实验验证。本课题的重点在于设计出的两种控制器在Scilab/Scicos下的仿真与对比，而本课题的难点在于如何根据受控对象的实际情况制定出符合实际的模糊控制规则。
具体内容如下：
一、 以水箱为研究对象，水箱的液位为被控制量。针对天煌教仪THJ系列的液位控制系统装置的特点，用实验法建立被控对象的数学模型。
二、 在理解PID控制器的设计和实现的基本过程的基础上，针对液位控制系统的特点，设计出较好的PID参数。对PID控制液位控制系统进行仿真研究，并比较液位系统的水箱状态改变后，系统响应的变化。
三、 学习并掌握模糊控制器的基本原理、设计方法和实现过程。然后，针对实验室的水箱液位控制系统，依据经验，设计隶属度函数以及模糊控制规则，用scilab计算规则表，从而设计出模糊控制器。对模糊控制液位控制系统进行仿真研究，并比较液位系统的水箱状态改变后，系统响应的变化。
四、 使用Scilab/Scicos，分别对设计好的PID控制器和模糊控制器进行仿真。改变水箱的模型参数，比较常规PID控制器和模糊控制器的响应，从而比较二者的优劣。
2. 水箱液位控制系统分析与建模
2.1. 水箱液位控制系统的背景概述
2.1.1. 水箱液位控制系统的工业背景
随着生产水平的提高和科技的发展，在现代工业生产中，控制问题日趋复杂：非线性、强耦合、多变量、时变的被控对象越来越多。同时，随着生产要求的提高，人们对控制器的控制性能要求也水涨船高。因此，为了使生产控制达到生产的需求，研究者们利用专业的仪器设备对某些关键的生产工艺过程进行适当的简化和模拟就十分必要了。
在人们的生产生活中，常常会涉及到一些流量或液位控制的问题。例如，有一些水处理过程中要利用到蓄水池（如居民生活用水的供应，自来水厂的水产品处理），这些过程中对水位需要精确控制。又比如，游泳池中的水位控制问题，要求水位文持合适的高度，既不能太少导致游泳池中水位过低，又不能太多使水溢出导致浪费。另外，还有一些需要用到蓄液容器的生产过程，如现代火力发电厂为提高循环热效率都设置给水加热器[2]。
上述不同背景下的问题都可以抽象出某水箱的液位控制问题。