单容水箱液位随动系统的模糊控制研究

王俊伟 于新海 刘丽秋

（河套学院机电工程系）

由于PID算法的应用比较简单而且性能分析比较容易［1，2］，因此在过程控制领域应用较为成熟。 当系统具有线性特征时PID控制效果较好，但是对于系统的非线性特征，由于没有精确的数学模型，传统PID控制效果较差［3］。

单容水箱液位恒值控制采用PID算法可以满足控制要求， 但是当液位随着时间快速变化时，PID算法的控制精度较差，很难应用于该场合。 单容水箱液位随动系统可以看作是简单的多变量非线性系统，多变量非线性系统的控制在过程控制领域占有很重要的地位［4］。 过程控制领域中大多数是非线性和难以建模的系统，因此研究非线性的自动控制具有重要意义［5，6］。

实现水箱液位控制的方法有人工经验法、闭环反馈PID算法、模糊控制及视觉检测法等。 工程中主要利用闭环反馈PID算法。 视觉检测法与传感器检测法误差较大，应用不太成熟［7］。采用模糊控制技术对随动系统进行控制， 相较于PID算法的优势是可实现非线性控制。 因此，笔者采用模糊控制实现单容水箱液位随动系统的控制。

1 模糊控制原理

模糊控制是以模糊集合、语言变量、语言规则和模糊推理为基础的一种智能控制方法，是模仿人的推理和决策的过程［8］。模糊控制原理如图1所示，将传感器反馈的信号进行模糊化，转换为模糊集合（采用语言变量描述），然后作为模糊规则的输入，经过推理运算之后得到一个模糊集合输出，而控制输出为真值变量，所以需要将模糊规则输出的模糊集合进行解模糊化，最终得到真值的输出。……