PCS液位单元PID控制器参数自寻优

电信学院毕业设计任务书

题目PCS液位单元PID控制器参数自寻优

学生姓名班级学号

题目类型技术开发指导教师李二超系主任李炜

一、毕业设计的技术背景和设计依据

在大多数的工业过程控制中，被控对象通常具有严重的滞后、时变、非线性的特性，使得传统PID控制难以获得满意的动、静态效果。由于常规PID控制器的结构和参数一旦确定则无法改变，这必然影响控制系统的动态品质和稳态性能。为了优化基本PID控制器的性能，必须在线进行参数的实时调整，使PID控制器向自适应、自学习的方向发展。

本实验室具有德国FESTO公司研制生产的PCS实验装置，集成了目前工业控制中较为典型的四种控制系统：液位控制、流量控制、压力控制、温度控制，分为四个独立站。在往届毕业设计中，开发了基于OPC的PCS平台独立单元控制算法，数据采集方便，利于PID控制器自寻优方法的实施。故本设计拟通过对PCS平台液位控制单元研发，进行基于PCS液位单元的自寻优PID控制。

二、毕业设计的任务

1、查阅相关科技文献，掌握控制、检测、通讯等技术要求；

2、基于液位控制单元的控制平台方案论证；

3、分析PID控制算法性能；

4、基于目标函数对PID控制器参数进行寻优；

5、利用OPC进行通讯完成对液位控制单元的实时控制；

6、进行系统调试；

7、撰写毕业设计说明书；

8、完成指定内容的外文资料翻译。

三、毕业设计的主要内容、功能及技术指标

1、毕业设计的主要内容

1）设计说明书正文主要内容要求

① PCS液位单元控制硬件；

②总体方案论证

③分析PID控制算法性能；

④PID控制器参数自寻优；

⑤MA TLAB、OPC之间的通讯步骤。

全文要求逻辑严密、条理清晰，文字流畅，理论联系实际，符合科技写作规范。

2）设计说明书装订及外文阅读翻译要求

毕业设计说明书由以下各部分组成，共100页左右，其顺序为：封面、前言、目录、中文摘要（约200字）和关键词（3-5个）、英文摘要（约200字）和关键词（3-5个）、正文、外文原文（2-3万字符）和译文、参考文献、设计总结、致谢、封底等。

2、设计实现的主要功能及技术指标

1）通过校园局域网和相应的通信协议，实现PCS液位单元和MATLAB/Simulink的半

实物网络化控制系统的连接，为后续研究建立相应的平台。

2）在开发的实验平台上对PID控制器参数进行寻优。

3、其它需要说明的问题

设计过程要求

1) 根据设计题目要求，充分利用所学基础理论知识，自学所需的相关知识，提高知

识的综合应用能力和创新能力；

2) 遵守学校有关毕业设计的规章制度；

3) 按时、独立、创新地完成设计任务。

四、毕业设计提交的成果

1、设计说明书（约3万字左右）

2、中、英文摘要（中文摘要约200字，3—5个关键词）

3、毕业设计简介（按11春教务处要求）

4、外文资料翻译（约5000汉字）

五、毕业设计的主要参考文献和技术资料

1、PCS手册（英文版）FESTO

2、深入浅出西门子S7--300PLC 北京航空航天大学出版社

3、精通MATLAB6.5 张志涌北京航空航天大学出版社

4、西门子S7—300手册西门子公司

5、严平,陶正苏,赵忠华. 基于改进单纯形法寻优的步进电动机PID控制系统[J].微特电

机,2008,8:49-51

6、刘建新,谌海霞. 基于MATLAB的结晶器液位模糊控制器的设计与仿真[J].长沙通信

职业技术学院学报,2010,9(2):84-86

7、杨磊,李擎. 一种基于单纯形法的参数自寻优模糊控制器[J].北京机械工业学院学

报,2006,21(2):48-51

8、赵燕云, 马宪民. 基于ITAE 自寻优模糊直接转矩控制的煤矿电机车驱动系统[J].

西安科技大学学报,2006,26(1):100-103

9、唐志航,虞金有,俞立. 基于MA TLAB 环境下模糊控制参数的优化设计与仿真[J].计

算机仿真,2003,20(9):101-103

六、毕业设计加选专题部分

七、毕业设计各阶段安排