液位控制系统的建模与仿真研究
智能液位控制系统仿真研究-精品
题目：智能液位控制系统仿真研究智能液位控制系统仿真研究摘要随着工业的发展,液位控制在各种过程控制中的应用越来越广泛,为保证生产过程的安全,效益等对液位控制的精确要求,传统PID控制和模糊控制在液位控制中都有应用。
根据不同情况下对液位控制的要求,选择最适合的控制方法,本文以单容、双容水箱的液位控制模型为研究对象,将传统的PID控制和模糊控制进行比较,观察到传统PID控制措施简便,但超调量大,趋于稳定状态所需时间长;模糊控制超调量小,趋于稳定状态所需时间短,但设置模糊控制规则所需时间长,模糊控制鲁棒性强。
本文介绍了PI控制和模糊控制在单容水箱、双容水箱液位控制系统中的应用。
首先介绍了P,I,D控制、模糊控制以及模糊控制的基本原理,建立了双容水箱液位控制系统数学模型,然后利用MATLAB/Simulink工具对控制对象进行了跟踪设定值、适应对象参数变化和抗扰动特性方面的仿真研究。
仿真结果表明模糊控制算法与常规算法相比具有鲁棒性强和动态性能好等特点,该控制方法对于双容水箱系统控制是有效的。
关键词：单容水箱系统；双容水箱系统；P,I,D控制；模糊控制；仿真。
Intelligent Control System of Level Simulation StudyAbstractWith industrial development,level control in a variety of process applications control more and more widely.In order to ensure the safety of the production process, effectiveness of the precision of liquid level control requirements,traditional PID control and fuzzy control in the liquid level control applications in both.cases according to different requirements of level control,choosing the most appropriate control method,In this paper,a one-tanker、Two-tanker water tank level control model is Study,traditional PID control and fuzzy control to compare observed that the tradition of simple PID control measures is Simple,However,overshoot is large, The time required for stabilizing the state is long; Fuzzy control of amount of overshoot is small,The time required for stabilizing the state is short,However,fuzzy control rule require for a long time, fuzzy control Robustness is strong.This essay introduces the application on fuzzy control and PI control in one-tank and two-tank water level system.Firstly,P,I,D control,fuzzy control and the basic principles of fuzzy control and PID control are introduced and the mathmetic model of two-tank water level control system is setup.And then the control system is setup based on MATLAB/Simulink..After that,capabilities of following set-Point,restraining disturbs and fitting changes on Process model are studied by simulation in order to show their characteristic and applicability.The results of simulation show that the fuzzy PID controller has improved dynamic and static performance of control system and has obtained good control quality. That is to say,this control method is effeetiveon systems such as two-tank water system.Keywords:one-tank water；two-tank water；PID Control；Fuzzy Control；Simulation。
过程控制课程设计三容水箱液位控制系统的建模与仿真
目录摘要 (1)1 两种三容水箱的工作原理 (1)1.1 三容水箱的结构 (1)1.2 三容水箱系统的特点 (2)2 两种三容水箱的理论建模 (3)2.1 假设及相关参数定义 (3)2.2 执行器（阀门）的数学模型 (4)2.3 阶梯式三容水箱的数学模型 (4)2.4 水平式三容水箱的数学模型 (6)3两种三容水箱模型的控制与仿真 (7)3.1 阶梯式三容水箱的简单PID控制 (8)3.2 阶梯式三容水箱的串级PID控制 (9)3.3 水平式三容水箱的简单PID控制 (11)3.4 水平式三容水箱串级PID控制 (12)4 总结 (14)5 心得体会 (14)5.1 顾振博心得体会 (14)5.2 陈冶心得体会 (15)5.3 谢海龙心得体会 (15)参考文献 (16)附录 (16)所用参数及其数值 (16)摘要三容水箱是工业过程中许多被控对象的典型抽象模型，在非线性、大惯性过程控制研究应用中具有广泛代表性。
近年来国内外许多学者对三容水箱系统的建模方法、控制算法及故障诊断等方面进行了探讨。
进一步研究三容水箱系统的控制算法并构建现在实验教学系统，在工业控制领域和工程控制论教学中都具有较为重要的理论和实际应用价值。
本设计通过对阶梯式、水平式这两种典型的水平式三容水箱系统分别进行理论建模，再分别加入了简单PID和串级PID控制器，并且在MATLAB的Simulink 仿真平台上搭建了相应的控制系统框图，对阶跃响应下的输出信号进行了仿真，实现了对两种三容水箱液位控制系统的控制。
1 两种三容水箱的工作原理1.1 三容水箱的结构三容水箱主体由3个圆柱型玻璃容器(Tankl(T1)、Tank2(T2)、Tank3(T3))、4个阀门(VT0、VT1、VT2、VT3、VT4)、一个增压泵、一个蓄水池和响应的连接部件组成。
实验台工作时，增压泵抽出储水箱内的水，通过比例电磁阀VT0注入容器T1，T1内的水再通过VT1、VT3依次流入T2和T3中，最终通过VT3流回蓄水池中，构成了一个封闭的回路。
连铸机结晶器液位控制系统数学模型及其仿真
连铸机结晶器液位控制系统数学模型及其仿真连铸机结晶器液位控制系统是一个复杂的系统，它的性能直接影响到连铸机的生产效率，因此，对连铸机结晶器液位控制系统的研究是非常重要的。
本文首先简要介绍了连铸机结晶器液位控制系统的结构及工作原理，然后探讨了基于结构参数分析的数学模型，最后对模型进行仿真，得出了连铸机结晶器液位控制系统的数学模型及其仿真的结论。
1．连铸机结晶器液位控制系统简介连铸机结晶器液位控制系统是一种多参数控制系统，它是由连铸机结晶器、液位传感器、控制器、调节阀和电动蝶阀组成的（图1）。
图1铸机结晶器液位控制系统连铸机结晶器是一种机械设备，它将液体转化为固体，由于结晶过程的特点，液位变化会影响结晶质量，因此，需要对结晶器的液位进行控制。
液位传感器检测结晶器液位信号，控制器根据液位检测信号进行控制，调节阀和电动蝶阀调节结晶器的液位，从而实现对液位的控制。
2．数学模型为了研究连铸机结晶器液位控制系统，首先分析控制系统结构，建立系统数学模型，根据结构参数推导出如下数学模型：ttttt Vm = Kp*(|S|-S0)tttt（1）其中Kp为控制器参数，S0为液位参考值，|S|为液位测量值，Vm为控制器输出值。
3．仿真针对连铸机结晶器液位控制系统，结合数学模型，使用Matlab/Simulink环境建立了仿真模型，根据实际情况，设置参数如下：Kp=0.5，S0=2，液位变化范围为0～4。
图2铸机结晶器液位控制系统仿真模型根据仿真模型，控制器输出值Vm与液位|S|的变化曲线如图3所示：图3位及控制器输出值的变化曲线从上图可以看到，随着液位|S|的变化，控制器输出值Vm也随之变化，并且同步变化，Vm和|S|的变化幅度接近，这表明，控制器对液位的控制是有效的。
4．结论本文针对连铸机结晶器液位控制系统，根据结构参数推导出了数学模型，并且基于 Matlab/Simulink环境建立了仿真模型，仿真结果显示，控制器输出值Vm能有效地控制液位|S|，表明数学模型具有较强的可靠性和实际应用价值。
液位控制系统的研究与设计
液位控制系统的研究与设计目录摘要 (1)关键词 (1)Abstract (1)Key words (1)引言 (2)1 绪论 (2)1.1 课题背景与研究意义 (2)1.2 国内外研究现状与发展 (3)1.3 本课题主要研究内容 (4)2 水箱液位控制系统的模型分析 (4)2.1 水箱液位问题分析 (4)2.2 水箱液位控制系统的原理框图 (5)2.3 水箱液位控制系统的数学模型 (6)确定过程的输入变量和输出变量 (6)建立数学模型 (6)求液位控制系统微分方程式 (7)误差性能分析 (7)3 基于单片机的水箱液位控制系统设计 (8)3.1 核心芯片8051 (9)3.2 系统的硬件设计 (10)液位传感器的设计 (11)转换器的选择 (12)液位的调节及控制部分 (13)显示及报警部分 (13)电机控制模块软件设计 (14)3.3 系统的软件设计 (14)软件设计流程图 (14)系统软件编译开发环境 (15)显示与A/D转换的数据处理 (15)3.4 系统主程序 (17)3.5 基于单片机的水位控制系统的抗干扰措施 (17)硬件抗干扰电路的设计 (17)软件抗干扰的设计 (17)3.6 结论 (18)参考文献 (19)附录 (20)致谢 (23)液位控制系统的研究与设计自动化专业学生XXX指导教师XXX摘要：液位智能监控系统是现在生产生活中必不可少的部件，对液位的测量和控制效果直接影响到产品的质量，而且也关系着生产的安全。
在过去，大量的对水位监控操作是由相应的人员进行操作的，这样的人工方式带来了很大的弊端，比如水位的控制，时刻监控蓄水池的环境，夜间的监控等等，操作员稍有疏忽，或者简易的监测器件损坏，将带来无法弥补的损失，更严重的会危机到生产人员的人身安全等。
所以，液位控制很重要。
本文介绍了液位控制系统的数学模型，主要设计了一种水箱液位控制器，它以8051作为控制器，通过8051单片机，压力传感器和模数转换器等硬件系统和软件设计方法实现具有液位检测报警和控制双重功能，同时也具有压力报警和显示控制的功能,并对液位和压力值进行显示。
液位监控系统的设计及仿真
摘 要 ：采用 组 态王６ ５５软 件 ，设计 了基 于组 态王 的液 位监控 系统 。设 计通 过命 令语 言编 程 ，完成 了 液 体液 位 在正 常范 围 内保 持 ，可 实现 自动 控制 和手 动控 制液 位 的检测 和控 制进 行模 拟仿 真 ，以达 到 实 现 某一 领 域液 位 的 实时监 控 。本 文 为重 庆科 创 职业 学 院２０１ ５年度 教 改课 题 “《工业 控制 组 态软 件 应 用 技术 》课 程改 革在 教学 中的 实践研 究 （课 题编 号 １５ＫＣ１２）”阶段 性研 究成 果 。 关 键词 ：液 位 组 态王 监控 Ａ ｂｓｔｒａｃｔ：Ｋｉｎｇｖｉｅｗ ６ ５５ ｓｏｆｔｗａ ｒｅ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｌｅｖｅｌ ｍ ｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ
ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｋｉｎｇ．Ｄｅｓｉｇｎ ｂｙ ｃｏｍ ｍａｎｄ ｌａｎｇｕａｇｅ ｐｒｏｇｒａｍｍ ｉｎｇ，ｃｏｍｐｌｅｔｅ ｔｈｅ ｌｉｑｕｉｄ ｌｅｖｅｌ ｍａｉｎｔａｉｎｅｄ ｌｎ ｔｈｅ ｎｏｒｍ ａｌ ｒａｎｇｅ，ｃａｎ ａｃｈｉｅｖｅ ａｕｔｏｍ ａｔｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ ｍ ａｎｕａＩ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ｌｉｑｕｉｄ Ｌｅｖｅｌ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｉｍ ｕｌａｔｉｏｎ，ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ａｃｈｉｅｖｅ ｒｅａｌ—ｔｉｍ ｅ ｍ ｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｔｈｅ ｌｅｖｅｌ ｏｆ ａ ｐａｒｔｉｃｕｌａｒ ａｒｅａ Ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ Ｃｒｅａｔｉｏｎ Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｌｌｅｇｅ ｆｉｓｃａｌ ２０１ ５ ｅｄｕｃａｔｉｏｎ
ｒｅｆｏｒｍ ｐｒｏｊｅｃｔ”（ｐｒｏｊｅｃｔ ｎｕｍｂｅｒ １ ５ＫＣ １ ２１¨ｐｈａｓｅｄ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｐｒａｃｔｉｃｅ ｏｆ”ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ
双容水箱PID液位控制系统的仿真
双容水箱PID液位控制系统的仿真概述本文档介绍了双容水箱PID液位控制系统的仿真。
双容水箱PID液位控制系统是一种常见的工控系统，它能够自动控制水箱液位，保持水箱水位稳定。
通过仿真，可以帮助了解这种控制系统的原理、工作流程以及控制效果的评估。
功能•自动控制水箱液位，维持液位稳定•实时监测水箱液位•能够进行PID控制，控制精度高环境•软件平台：MATLAB/Simulink•环境要求：–MATLAB2018a及以上版本–Simulink库中带有相关的工控控制、信号处理和仿真工具箱设计步骤1.建立模型双容水箱PID液位控制系统的基本模型包括水箱、液位传感器、执行器和控制器。
我们需要在Simulink中建立这个模型。
模型中主要包含以下子系统：•水箱：在模型中建立一个水箱模块，用于模拟水箱的液位变化。
•液位传感器：创建一个液位传感器模块，通过采集水箱液位数据，将数据通过信号传输到系统的控制器。
•执行器：建立一个执行器模块，用于控制液位泵的启动和关闭。
•PID控制器：创建一个PID控制器模块，用于根据传感器采集的数据，计算出液位偏差，并根据偏差调节液位泵的运行状态。
2.建立信号连接连接各个模块之间的信号可以让模型正常运行，实现自动控制水箱液位的目的。
在模型中，应确保信号连接正确、完整，否则控制效果将大为降低。
3.设置参数在建立信号连接后，需要对各个模块的参数进行设置，确保模型的控制效果满足要求。
例如，PID控制器的比例、积分、微分系数等参数需要调整到合适的值，才能更好的实现水箱液位的控制。
4.进行仿真设置好模型参数后，可以进行仿真。
仿真可以模拟系统的实际运行情况，帮助了解控制器的控制效果，评估系统的性能。
在本文档中，我们介绍了双容水箱PID液位控制系统的仿真。
通过建立模型、建立信号连接、设置参数和进行仿真等步骤，可以更好地了解这种控制系统的原理，并对其控制效果进行评估。
本文档旨在提供帮助，方便工程师和研究者深入了解水箱液位控制系统的设计、实现及其相关技术。
液位控制单元仿真实验报告
液位控制单元仿真实验报告大家好，今天咱们聊聊液位控制单元的仿真实验。
说实话，这玩意儿听上去有点高大上，但其实和咱们生活中的很多东西都息息相关。
想象一下，你家里的水箱，别看它默默无闻，背后可是有一套复杂的系统在运作。
液位控制就是确保水箱里的水不会满得溢出来，也不会干巴巴的。
这就像妈妈总是提醒你别喝太多水，又要确保你能喝到，哈哈，真是让人哭笑不得。
咱们得明白液位控制单元到底是个啥。
它就像一个聪明的小管家，时刻关注着液体的高度。
要是液体太多，管家就得给你发个信号，让你赶紧把水放掉；要是太少了，它又会通知水泵赶快加水。
这样一来，不管是家里的水箱，还是工厂里的大罐子，统统都能保持在一个安全、合理的水平上，真是无微不至啊。
在这次实验中，我们使用了仿真软件来模拟液位控制。
说实话，这种高科技的玩意儿真是让人惊艳。
你可以在电脑前动动鼠标，就能看到液位变化的全过程，仿佛自己成了“液位小王子”，一切都在掌握之中。
咱们把水的流入流出速率、传感器的反馈、泵的工作状态都一一设定，简直就是玩游戏，乐趣无穷。
在实验中，我们还发现了不少有趣的现象。
有时候水位变动得特别快，就像开了挂一样，瞬间让人感觉手忙脚乱。
这个时候，液位控制单元就要发挥它的“超级能力”了。
它像个老练的指挥家，迅速调整各个设备的工作状态，确保系统不会失控。
真的是一场精彩的“演出”，一切都在它的掌控之中。
这玩意儿并不是万能的。
遇到突发情况，比如水管破裂，或者电力故障，液位控制单元也有点无奈。
就像咱们生活中总会有些意外，不能事事都照顾到。
这时候，咱们就得考虑备份系统，做好应急预案。
听上去繁琐，但想想吧，这就像人生中的“备胎”，总得有个后招，才能应对突发的风波。
实验中，我们还尝试了不同的液体，比如水、油，甚至是一些化学药品。
每种液体的流动特性都不一样，控制起来就像调皮的小孩，有时候听话，有时候偏要闹腾。
尤其是油，它的粘稠度可不是开玩笑的。
咱们得小心翼翼，不然可就玩完了。
典型控制系统仿真———液位自动控制系统仿真
典型控制系统的仿真----------液位控制系统班级： 0309102姓名： 030910231 ***030910221 董朋030910224 王玮目录一.引言......................................................................................................................................... - 3 - 二．方案选择.............................................................................................................................. - 3 - 1单回路控制方案说明：................................................................................................... - 3 - 2对该系统的初步分析....................................................................................................... - 3 - 三．系统的建模.......................................................................................................................... - 4 -1、原系统变化液位与开关阀门闭合程度关系表达式.................................................... - 4 -2开环系统matlab仿真...................................................................................................... - 6 -2.1原系统：................................................................................................................ - 6 -2.2原系统输出波形.................................................................................................... - 7 -2.3 分析....................................................................................................................... - 7 - 四．液位控制系统的工作原理.................................................................................................. - 8 -1.建立加入反馈的液位控制系统模型：........................................................................... - 8 -五、单位反馈的系统分析.......................................................................................................... - 9 -六、自控数学模型的建立及其传递函数................................................................................ - 10 -七、传递函数)()(sHsHio的汇总....................................................................................... - 11 -八．液箱控制系统现实仿真（为简化画图，只画了一级液箱，实际为二级液箱）----------12九．实际系统的仿真：（已将液量与液位的关系用物理关系转化） .................................. - 12 - 1系统加入闭环反馈后的simulink仿真......................................................................... - 12 - 2加入闭环后系统波形图................................................................................................. - 13 - 3结果................................................................................................................................. - 13 -十、实际的实现方法................................................................................................................ - 13 -1.阀门用气动式开关......................................................................................................... - 13 -2.相应执行环节................................................................................................................. - 14 - 十一．实践结论........................................................................................................................ - 14 - 十二．小组分工...................................................................................................................... - 15 - 十三.实践总结........................................................................................................................... - 15 -一.引言在自控创新实践中，我们选择了某生产过程中液容进行控制，通过对该液箱的开环控制传递函数来研究系统的稳态特性，动态特性，以及根据现有的知识液平来探究如何通过闭环系统来进一步调高系统的稳定性。
连铸机结晶器液位控制系统数学模型及其仿真
连铸机结晶器液位控制系统数学模型及其仿真摘要：连铸机结晶器是铸造过程中的关键部件，其液位控制系统的稳定性直接影响到铸坯的质量。
本文基于连铸机结晶器液位控制系统，建立了数学模型，并利用Simulink软件进行了仿真分析。
结果表明，所建立的数学模型能够准确反映结晶器液位变化的规律，仿真结果表明该液位控制系统具有较好的稳定性和控制精度。
关键词：连铸机；结晶器；液位控制系统；数学模型；仿真一、引言连铸机是现代钢铁工业中非常重要的设备之一，其主要功能是将熔化的钢水连续地注入结晶器中，使其逐渐凝固成为长条形的铸坯。
而结晶器是连铸机的核心部件，其液位控制系统的稳定性直接影响到铸坯的质量。
因此，研究连铸机结晶器液位控制系统的数学模型及其仿真分析具有重要的理论和实际意义。
二、液位控制系统的工作原理结晶器液位控制系统的主要工作原理如下：在结晶器中注入钢水后，钢水逐渐凝固形成铸坯，结晶器内的液位会随之下降。
当液位下降到一定程度时，液位传感器会将信号传输给控制器，控制器通过调节结晶器出钢口的流量，使钢水的注入速度与结晶器内的凝固速度相匹配，从而保持结晶器内的液位稳定。
三、数学模型的建立连铸机结晶器液位控制系统的数学模型建立涉及到多个物理参数，如结晶器内的液位、钢水的注入速度、结晶器内的凝固速度等。
为了简化模型的复杂度，我们可以将结晶器看作一个封闭的容器，并假设钢水的注入速度为恒定值，结晶器内的凝固速度与结晶器内的液位成正比。
因此，结晶器的液位变化可以用以下微分方程来描述：dH/dt = -q/A其中，H为结晶器的液位，q为钢水的注入速度，A为结晶器的截面积。
为了对该微分方程进行数值求解，我们需要对其进行离散化处理。
假设时间间隔为Δt，结晶器的液位在t时刻的值为H(t)，则在t+Δt时刻的液位可以用以下公式来计算：H(t+Δt) = H(t) - qΔt/A四、仿真分析为了验证所建立的数学模型的准确性和可靠性，我们利用Simulink软件进行了仿真分析。
液位单回路控制系统的仿真实验报告
液位单回路控制系统的仿真实验报告一、实验目的：了解和掌握单回路控制系统的组成和工作原理，运用Intouch 工业组态软件实现液位单回路控制系统的仿真。
二、液位单回路控制系统模型：液位单回路控制系统方框图系统中各组成单元的模型如下： 水箱对象模型：120020)(+=s s G 液位传感器：量程0～40cm 输出 0～5V执行阀：控制电压：0～10V 。
对应 0～100%开度。
最大开度时 Q=3.5cm 3/s 四、实验过程（1）液位单回路控制系统界面（2）液位单回路控制系统脚本语言启动时：------------------------------------------------------------------------------------------------------- ek-2=0;初始误差设置为0ek-1=0;start=0;启停按钮的初始时刻设置为停u=0;ts=1;标志位qk-1=1;标志位------------------------------------------------------------------------------------------------------- 运行时：IF start == 1 THENtj1=tj1+0.5;从初始时刻开始计时，方便以后赋值IF hrk <= 0.98*hs OR hrk >= 1.02*hs THEN；设定调节时间tj=tj1;ENDIF;IF hrk > hs THEN；当实际值大于设定值时，标志位设为0ts=0;ENDIF;IF hrk <= hs AND ts==1 THEN；设置上升时间t=tj1;ENDIF;IF hrk < hrk-1 THEN；当实际液位下降时，标志位设为0qk-1=0;ENDIF;IF hrk >= hs AND qk-1==1THEN ；设定超调量ct =( hrk - hs) / hs*100;ENDIF;------------------------------------------------------------------------------------------------------- kc= kp;比例微分积分的系数设定ki= kc *0.5 / Ti;kd=2*kc*Td;ek-2 = ek-1;ek-1=ek;ek = hs / 8-hrk / 8;误差设定uk-1 = u;u=uk-1+kc*(ek - ek-1) +ki* ek + kd* (ek - 2*ek-1 + ek-2);PID增量设定式IF u >= 10 THEN；使实际控制电压在0~10v之间，更符合实际u=10;ENDIFIF u <= 0 THENu=0;ENDIF;qk=3.5 *u/10;由控制电压控制的流量表达式hrk-1=hrk;hrk=(qk+20*hrk-1)*20/401；由传递函数计算出当前时刻液位与上一时刻液位以及流量的关系。
基于Proteus的液位自动控制系统的设计与研究 毕业论文
本科毕业论文学院物理电子工程学院专业电子科学与技术年级2008级姓名设计题目基于Proteus的液位自动控制系统的设计与研究指导教师职称讲师2012年 05 月 09 日目录摘要 (1)Abstract (1)1引言 (1)1.1 液位控制系统的研究背景及意义 (1)1.2 课题设计目标及主要工作 (2)2方案论证 (2)2.1简单的机械式控制方式 (2)2.2复杂控制器控制方式 (2)2.3通过水位变化上下限的控制方式 (3)3硬件电路设计 (4)3.1单片机最小系统 (4)3.2液位检测电路 (6)3.3报警电路和电机控制电路 (6)4软件设计 (7)4.1系统软件编译开发环境 (7)4.2系统主程序流程图 (8)5 Keilc与Proteus连接调试 (8)5.1 Proteus介绍 (8)5.2电路仿真 (9)6结束语 (9)参考文献 (10)致谢 (11)附录 (12)基于Proteus的液位自动控制系统的设计与研究学生姓名：冯峨宁学号：20085044001学院：物理电子工程学院专业：电子科学与技术指导老师：钟莉娟职称：讲师摘要：供水是一个关系国计民生的重要产业。
传统的人工供水方式，劳动强度大、工作效率低、安全性难以保障，为此很有必要对水塔水位进行自动控制。
本文对不同的液位控制方式进行了分析比较，利用Proteus和Keilc软件模拟了水位控制系统硬件电路以及控制程序设计，并进行了系统调试和仿真，且调试成功。
关键词：液位；自动控制；89C51；Proteus仿真Design and Research of Liquid Level Auto Control SystemBased on ProteusAbstract：Water supply is an importan t industry for the people’s livelihood. Traditional way of water supplying makes higher labor intensity, lower efficiency and poor security. So, it is necessary to control liquid level automatically. In this article several different liquid level control methods are demonstrated. Meanwhile liquid level control system’s hardware circuit and control procedures design are simulated by used of the software of Proteus and keilc, and system’s debugging and simulation are successfully finished.Key words：Liquid level；Automatic control；89C51；Proteus simulation1引言1.1液位控制系统的研究背景及意义液位控制一般指对某一液位进行控制调节，使其达到所要求的控制精度。
水箱液位控制系统的仿真分析
（ ３ ）迭 代优化 。利 用 Ｎ Ｓ Ｇ Ａ ． Ｉ Ｉ 算法 ，对 最大和期望输 出功 率波动最小为本文 算法的优 建立 的多 目标优 化模 型进行迭代求解 ，通过种
群初始化 、非支配排序 、个体 拥挤距离计算 以 及精英策略等关键步骤 ，迭代 得到最优的控制
策略。
中国电机工程 学报 ， ２ ０ １ ２ ， ３ （ ３ ２ ） ． 【 ２ ］张峰 ， 张旭 ， 梁 军 ，张 利 ， 王 洪涛 ． 基
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风 电输 出功率波 动 ，另一方面还 要提 高储能系 二 是为了提 高控制 精度 ，控制算法需要与 风 电功率 的超 短期预测相配合 ，因此单次充 电
标优化 ， 并 通 过ห้องสมุดไป่ตู้对 风 电 场 现 场 数据 的验 证 分析
统的利用率 ， 减少储 能系统 的循环 充放电次数。
Ａ ｕ ｔ ｏ ｍ ａ ｔ ｉ ｃ Ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ・ 自动化控制
水箱液位控制系统的仿真分析
文／ 卫 旋
制可 以构成各系统对象 ，使复杂 的回路控 制变 得简 单，还 能对 现代 工业 生产 中 的液位 与流 量 、 压 力 、 温 度 等 进 行 控 制 测 量 ，还 原 工 业 生 产 过程 ，进而为工业生产提供更为科学 的理论 依 据。 由此，非线性系统 ，尤其是 多变量 非线 性 系统控制技术在 自动化领域发挥 的作用越来 图１ ：二 阶 系统 模 型 图 越 大。本文将对三容水箱液位控制系统构建数 ２ ． １ ． １ 经典 的 Ｐ Ｉ Ｄ控制缺陷 学模 型，研究水箱液 位系统建模与控制策略。 经典的Ｐ Ｉ Ｄ控 制机 制是 设定 调节 比例 、 １系统总体架构 积分与微分三个参数 ，通过三个参数 的调配与 控 制得 到预 期 的控制 效果 。传统 Ｐ Ｉ Ｄ在 调节 本 次实验 硬件 为美国 Ａ Ｄ公 司生产 的单片 过程 中执行机构是连续运行 、动作 的，但是在 机 （ ＡＤ ｕ Ｃ８ ３ ４ ），将 其 作 为 单 片 机 的 主 控 芯 片 ， 积分能量下容 易出现超调 。且积分能量如果过 与组态软 件设计的水箱液位监控系统相匹配。 小， 会延长整个调节过程 ， 花 费更多调节时间 ， 维持原有 水箱 系统功能的基础上，将体积与成 对于精度要求不高的系统可 以使用 Ｐ Ｉ Ｄ控制 ， 本缩小 ，设置用 户手动操作功能， 比如，算法 可 以达到控制要求。 编 写 等 ，可 确 保 用 户 对 水 箱 实 验 系 统 结 构 、硬 ２ ． １ ． ２模糊控制应用与缺陷 件控制 、软件模块 有更为全面了解。由有机玻 模糊 控制 与传 统 Ｐ Ｉ Ｄ存在 不 同之处 ，依 璃制造而成 的实验 台，包含 了大水箱与不锈钢 据经验得到输入与输 出误差及变化率，模糊的 台面 、电器盒 、水槽 等部件 ，同时设置 了 ５个 推理过程完全依赖于实验者的推理与经验。其 进水手动操作 阀与 ３个 手动 溢水阀，还有 １个 【 关键词 】水箱液位控制 系统 仿真模型 工业 次，结果反馈与化解存在模糊化，将控制状态 手动连通 阀与 电动 阀，水槽 中安装 有潜水泵， 生 产 变得具体化。这种控制策略可以解 决水箱液位 安装数 量为 ２个，１个用于 打水，另一个 当作 复杂的系统控制问题 ，在此方面有一定优势， 循环泵。 可以将 水箱液位系统复杂的、不可预知的因素 干扰去除。 三容 水箱 液位 控 制 系统 鉴于 结构 柔性 ， ２三容水箱实验系统建模 有着 非线 性特性 ，通过对 各种 连接水泵 阀门控 ２ ． １传 统控制方法应用的不足 ２ ． ２实验 法建模 随着我 国经 济发展 水平 的 不 断提 高，科 学技 术 得 到 飞速发 展 与 进 步，在 科 技进 步下 ，控 制 理 论 也 日趋 完善 ，促 使控 制 策略 不 断 产 生。在 工 业 生 产 中，应 用控 制 技 术 与 控 制 理 论 可 以 获 得 更 高 的 经济 效 益，还 可 以 不断对 控 制 设 备升 级 改造 ，使 企 业对 生 产的 产 品有 更 高 的认 识度 ， 明确 工艺 与 生 产各 环 节缺 陷 ，进 而将 生 产 效 率提 升 ，成 本得 到 节 约。水 箱 液住 控 制 系统 是工 业 生产 系统 的 代表 ， 由此 ，本 丈将 对 水 箱液 位 控 制 系统 进行 研 究 ，构 建 “ 水箱 系统”液位控制 的数 字仿 真模 型 ， 以 为 相 似 控 制 系 统 应 用 与 研 究 提 供 参考。
三容水箱液位控制系统的建模与仿真
过程控制课程设计三容水箱液位控制系统的建模与仿真----------专业：自动化班级：----------组员：----------指导老师：----------重庆大学自动化学院2013年10月目录摘要 (1)1 两种三容水箱的工作原理 (1)1.1 三容水箱的结构 (1)1.2 三容水箱系统的特点 (2)2 两种三容水箱的理论建模 (3)2.1 假设及相关参数定义 (3)2.2 执行器（阀门）的数学模型 (4)2.3 阶梯式三容水箱的数学模型 (4)2.4 水平式三容水箱的数学模型 (6)3两种三容水箱模型的控制与仿真 (7)3.1 阶梯式三容水箱的简单PID控制 (8)3.2 阶梯式三容水箱的串级PID控制 (9)3.3 水平式三容水箱的简单PID控制 (11)3.4 水平式三容水箱串级PID控制 (12)4 总结 (14)5 心得体会 (14)5.1 顾振博心得体会 (14)5.2 陈冶心得体会 (15)5.3 谢海龙心得体会 (15)参考文献 (16)附录 (16)所用参数及其数值 (16)摘要三容水箱是工业过程中许多被控对象的典型抽象模型，在非线性、大惯性过程控制研究应用中具有广泛代表性。
近年来国内外许多学者对三容水箱系统的建模方法、控制算法及故障诊断等方面进行了探讨。
进一步研究三容水箱系统的控制算法并构建现在实验教学系统，在工业控制领域和工程控制论教学中都具有较为重要的理论和实际应用价值。
本设计通过对阶梯式、水平式这两种典型的水平式三容水箱系统分别进行理论建模，再分别加入了简单PID和串级PID控制器，并且在MATLAB的Simulink 仿真平台上搭建了相应的控制系统框图，对阶跃响应下的输出信号进行了仿真，实现了对两种三容水箱液位控制系统的控制。
1 两种三容水箱的工作原理1.1 三容水箱的结构三容水箱主体由3个圆柱型玻璃容器(Tankl(T1)、Tank2(T2)、Tank3(T3))、4个阀门(VT0、VT1、VT2、VT3、VT4)、一个增压泵、一个蓄水池和响应的连接部件组成。
锅炉汽包液位智能控制系统设计与仿真研究
锅炉汽包液位智能控制系统设计与仿真研究一、引言锅炉汽包是锅炉系统中的重要组成部分，负责储存锅炉产生的蒸汽。
锅炉汽包液位的控制对于锅炉运行的稳定性和安全性具有至关重要的作用。
传统的锅炉汽包液位控制方法存在响应速度慢、控制精度低等问题。
因此，设计一种智能控制系统用于锅炉汽包液位控制，能够提高控制性能，具有重要的实际应用价值。
二、设计思路本文设计的锅炉汽包液位智能控制系统基于PLC（可编程逻辑控制器）技术，通过测量锅炉汽包液位并实时调整进水量，以实现对液位的精确控制。
系统的设计思路如下：1.液位测量：使用液位传感器检测锅炉汽包的液位，并将液位信号传输给PLC系统。
2.控制策略：采用PID控制策略进行控制，根据液位信号和控制算法，计算出需要调整的进水量。
3.进水调节：利用PLC的输出接口，通过调节进水阀的开度控制进水量，以实现对液位的控制。
三、系统设计及实现1.硬件设计：(1)液位传感器：选择合适的液位传感器，如超声波液位传感器，能够精确测量锅炉汽包的液位。
(2)PLC控制器：选择功能强大的PLC控制器，具备足够的计算能力和稳定性，能够实现液位控制算法的运行。
(3)进水阀：选择适当的进水阀，能够根据PLC的控制信号调整进水量。
2.软件设计：(1)建立液位控制模型：根据锅炉汽包的特点和液位控制要求，建立液位控制模型，包括控制算法、输入输出接口等。
(2)编写PLC控制程序：根据液位控制模型，编写PLC控制程序，实现液位信号的读取、控制算法的计算和输出信号的生成。
(3)系统仿真验证：使用仿真软件对设计的控制系统进行仿真验证，通过对不同工况的液位控制仿真，评估系统的控制性能。
四、系统仿真结果通过仿真验证，本文设计的锅炉汽包液位智能控制系统具备良好的控制性能。
在不同工况下进行液位控制仿真，系统的响应速度快、控制精度高，能够及时、准确地调整进水量，保持锅炉汽包的液位稳定。
五、总结与展望本文设计了一种锅炉汽包液位智能控制系统，利用PLC技术实现对液位的精确控制。
浮选柱液位控制的仿真分析
浮选柱液位控制的仿真分析摘要：本文旨在介绍一个仿真分析，用于研究浮选柱液位控制系统的特性。
通过对浮选柱液位控制系统进行数值仿真分析，本研究发现控制系统具有良好的稳定性和抗干扰性，能够有效地调节浮选柱的液位，保证反应器的正常工作。
关键词：浮选柱，液位控制，仿真分析正文：本文旨在进行数值仿真分析，以研究浮选柱液位控制系统的特性。
首先，分析了水位控制系统的构成，包括液位变量的测量、控制算法的开发、控制环节的设计、反应器的管理以及相关仿真软件的使用。
其次，建立了基于模型预测控制（MPC）方法的液位控制系统模型。
结合MATLAB/Simulink软件，根据实际系统实施仿真分析，模拟了该系统在不同条件下的运行。
结果表明，该控制系统具有良好的稳定性和抗干扰性，能够有效地调节浮选柱的液位，保证反应器的正常工作。
此外，本文还对该控制系统的优化设计进行了详细分析，采用基于模糊理论的模糊PID控制器进行了调节。
实验结果表明，所提出的浮选柱液位控制系统模型较原例为精确，控制结果稳定可靠，能够有效地改善控制精度提高系统性能，实现浮选柱的高效运行。
本文的研究结果将为相关系统的设计和应用提供参考依据，也将有助于提高反应器的工作效率和生产效率。
因此，对于涉及浮选柱液位控制系统的研究和实施来说，仿真分析可以更好地分析其特性，实现控制优化和系统完善。
同时，对于浮选柱液位控制系统的进一步研究，仍有一定的拓展空间。
例如，大量的实验数据可以用于分析系统的随机性和不确定性，从而丰富和完善仿真结果，增强其预测能力。
此外，可以根据当前的需求将所提出的控制算法应用于实际的浮选柱液位控制系统，以验证其可行性和卓越性。
因此，通过本文的仿真分析，可以得出结论：浮选柱液位控制系统具有良好的稳定性和抗干扰性，能够有效地调节浮选柱的液位，保证反应器的正常工作。
同时，基于模糊PID控制器的优化设计可以显著改善系统性能，使系统具有更高的可靠性和计算精度。
本文考虑了浮选柱液位控制系统的整体特性，并使用仿真技术进行了验证。
基于MATLAB的锅炉液位控制系统的设计与仿真
基于MATLAB的锅炉液位控制系统的设计与仿真锅炉液位控制是工业生产过程中非常重要的一环，它直接涉及到锅炉的安全运行以及生产效率的提高。
本文将基于MATLAB软件对锅炉液位控制系统进行设计与仿真，并详细介绍设计和仿真过程。
首先，我们需要了解锅炉液位控制系统的基本原理。
在锅炉运行过程中，燃烧产生的热量将水加热为蒸汽，并转化为动能。
为了保证锅炉的安全运行，必须确保水的液位在合适的范围内。
如果液位过高将导致溢出，而液位过低则会引起管道干燥，从而破坏锅炉结构。
因此，液位控制的目标是使液位保持在一个稳定的值。
锅炉液位控制系统的主要组成部分包括水位传感器、执行器和控制器。
传感器用于检测液位，执行器用于调节水位，而控制器用于根据传感器的反馈信号控制执行器的动作。
设计锅炉液位控制系统的第一步是建立数学模型。
在本文中，我们采用经典的PID控制器。
PID控制器的输出可以表示为：u(t) = Kp * e(t) + Ki * ∫e(t)dt + Kd * de(t)/dt。
其中，e(t)为控制器输入信号，其定义为e(t) = SP(t) - PV(t)， SP(t)为设定值，PV(t)为过程变量，Kp、Ki和Kd分别为比例、积分和微分增益。
锅炉液位系统的数学模型可以表示为：τ * dp(t)/dt = m * a(t) - m * b(t) * u(t)。
其中，dp(t)/dt为液位变化速率，a(t)为进水流量，b(t)为蒸发流量，u(t)为执行器动作信号，τ和m为系统参数。
接下来，我们使用MATLAB软件进行系统设计和仿真。
首先，我们需要定义系统参数和初始条件。
然后，我们可以利用MATLAB的控制系统工具箱中的函数进行系统建模。
通过选择适当的PID控制器增益，我们可以通过系统仿真来评估系统的性能。
在MATLAB中，可以使用simulink模块来搭建系统模型，并通过运行模型来获取系统的响应曲线。
在仿真过程中，我们可以通过修改控制器增益来优化系统的性能，例如快速响应、抑制振荡和减小超调量。
双容液位控制系统 建模及仿真
控制系统仿真实验报告双容液位控制系统2012/6/21目录一、实验目的和要求二、实验内容和原理三、主要仪器设备四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录、处理以及结果分析1.液位控制系统的建模——机理法 (4)2.液位控制系统的建模——测试法 (5)2.1.对数据需要进行预处 (5)2.1.1.数据平滑 (5)2.1.2.数据去趋势 (6)2.1.3.数据滤波 (7)2.1.4.数据重采样 (7)2.2.经典时域辨识法——从阶跃响应求取传递函数模型 (7)2.2.1.AD——二阶对象传递函数 (8)2.2.2.AD2——一阶对象传递函数 (11)2.3.频域辨识法——从随机输入信号获得脉冲响应序列并转化为传递函数 (12)2.3.1.伪随机信号 (12)2.3.2.自相关函数（2个周期） (14)2.3.3.互相关函数 (14)2.3.4.脉冲响应序列 (16)2.3.5.Levy拟合 (18)2.3.6.Matlab辨识工具箱 (20)2.4.采用仿真的方法对模型进行验证 (22)2.4.1.时域辨识模型 (22)2.4.2.频域辨识模型 (23)2.4.3.工具箱辨识模型 (24)3.基于所建立的模型进行控制器设计 (24)3.1.串联校正环节 (24)3.1.1.系统频率特性计算 (26)3.1.2.串联校正装置传递函数的计算 (27)3.2.PID控制器 (37)3.2.1.PID参数整定 (37)3.2.2.连续系统PID控制器 (37)3.2.3.离散系统PID控制器 (48)3.2.4.PID控制器的鲁棒性 (52)3.3.用状态空间方法进行控制器设计 (57)3.3.1.状态空间 (57)3.3.2.极点配置方法 (58)3.3.3.LQG方法 (63)六、讨论、心得实验报告课程名称： 控制系统仿真实验 指导老师： 成绩：__________________实验名称： 实际对象的建模与仿真 实验类型： 同组学生姓名：一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填）三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析（必填）七、讨论、心得一、 实验目的和要求1、 掌握根据输入输出数据建立对象模型的方法2、 掌握根据模型进行控制器设计的方法二、 实验内容和原理【实验内容】1、 根据输入输出数据建立对象的模型1) 对数据需要进行预处理，可以包括滤波、去稳态、去均值、去趋势（detrend,dtrend ）、重采样（resample, idresamp ）等；2) 从阶跃响应或方波响应求取传递函数模型；3) 从随机输入信号获得脉冲响应序列并转化为传递函数（注意需要辨识脉冲响应序列的个数覆盖过渡过程时间即可），与阶跃响应得到的模型进行对比；4) 采用仿真的方法对模型进行验证；（模型得到的输出与实际输出之间的对比）5) 如果数据足够多，可以采用不同的数据段分别建立模型进行验证。
水平二阶液位系统仿真研究
水平二阶液位系统仿真研究水平二阶液位系统是一种常见的控制系统，用于控制液位的稳定和精确控制。
在仿真研究中，可以使用数学模型和仿真软件进行液位系统的建模和仿真。
首先，需要建立水平二阶液位系统的数学模型。
该模型通常基于液位高度和液体流入流出的关系。
可以使用质量守恒定律和能量守恒定律来建立二阶微分方程模型。
模型的形式一般如下：h''(t) + a1*h'(t) + a2*h(t) = b*u(t)其中，h(t)表示液位高度，h'(t)和h''(t)分别表示液位高度的一阶和二阶导数。
a1和a2是系统的系数，b是输入信号u(t)对液位的影响。
建立了数学模型后，可以使用仿真软件进行系统的仿真。
常用的仿真软件包括MATLAB/Simulink、LabVIEW、Scilab等。
这些软件都提供了建模工具和仿真引擎，可以用于构建水平二阶液位系统的仿真模型并进行仿真。
在进行仿真研究时，需要设置合适的模型参数和输入信号。
模型参数可以通过实验测量或理论分析来确定，而输入信号可以是恒定的、阶跃的或其他复杂的波形。
通过对不同参数和输入信号的组合进行仿真，可以研究系统的稳定性、响应速度、鲁棒性等性能指标。
此外，仿真研究还可以应用于系统的控制器设计和优化。
通过改变控制器的参数和结构，可以改善系统的控制性能。
可以使用PID控制器、模糊控制器、自适应控制器等不同类型的控制器进行仿真比较，找到最优的控制方案。
总之，水平二阶液位系统的仿真研究可以通过建立数学模型和使用仿真软件进行。
通过仿真，可以了解系统的动态特性和性能，并优化系统的控制策略。
液位单回路控制系统仿真
液位单回路控制系统的仿真一、目的：了解和掌握单回路控制系统的组成和工作原理，运用Intouch 工业组态软件实现液位单回路控制系统的仿真。
二、要求：控制界面友好，操作步骤清晰，控制算法正确，能够很好地反映液位单回路控制系统的控制过程。
三、液位单回路控制系统介绍： PID 调节器执行阀水箱对象液位传感器设定液位实际液位e u Q -液位单回路控制系统方框图系统中各组成单元的模型如下：水箱对象模型：120020)(+=s s G 液位传感器：量程 0～40cm 输出 0～5V执行阀：控制电压：0～10V 对应 0～100%开度 ，最大开度时 Q=3.5cm 3/s四、仿真步骤：首先应根据水箱对象模型，求出其在时域上的表达式：由G(s)=H(s)/Q(s),可以得到20*Q(s)=(200S+1)*H(s),两边同取拉氏反变换可得h （k ） = 0.0498 * q(k) + 0.997 * h(k-1);其中h(k)为当前液位，q(k)对应执行阀输出。
由于采用增量式PID 算法，PID 调节器的输入e(k)与u(k)有如下关系：[][][][]∑∑∑=-==∆=∆+-=-+--⨯+⨯+--⨯=---⨯++-⨯---⨯++⨯=--=∆k i D I C D k i I C D ki I C i u k u k u k u k e k e k e K k e K k e k e K k e k e K i e K k e K k e k e K i e K k e K k u k u k u 010)()()1()()2()1(2)()()1()()2()1()()1()1()()()()1()()(另由执行阀电压与开度的关系，可得q(k)=0.35*u(k),由此便得到了h(k)与e(k)、e(k-1)、e(k-2)的关系。
先假设设定液位为hs,则其对应的电压值应为hs/8,实际液位hr 对应的电压值为hr/8,有方框图可知e=hs/8-hr/8;这便形成了闭环回路。
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华中科技大学文华学院
学生毕业设计（论文）开题报告
学生姓名
胡华敏
学号
1
学部（系）
信息学部
专业年级
10自动化
设计（论文）题目
液位控制系统的设计与仿真研究
指导教师
吕汉兴
一、设计（论文）选题的依据（选题的目的和意义、该选题在国内外的研究现状及发展趋势，等）
1．课题的目的、意义
液位是工业生产过程控制中很重要的被控变量。工业生产中的润滑油、冷却水、调速油、油质加工、液态燃料供应、废油净化、溶液加工与传输等场合，常需对容器中液位进行有效可靠的控制，否则将不能使液体循环系统乃至整个机组正常运行。另外，在这些生产领域里，极容易出现操作失误，引起事故，造成厂家的损失。可见，在实际生产中，液位控制的准确程度和控制效果直接影响工厂的生产成本、经济效益甚至设备的安全系数。所以，为了保证安全、方便操作，就必须研究开发先进的液位控制方法和策略。
2.国内外研究现状
目前在实际生产中应用的液位控制系统，主要以传统的PID控制算法为主。PID控制是以对象
的数学模型为基础的一种控制方式。对于简单的线性、时不变系统，数学模型容易建立，采用PID
控制能够取得满意的控制效果。但对于复杂的大型系统，其数学模型往往难以获得，通过简化、近
似等手段获得数学模型不能正确地反映实际系统的特性。对于此类问题，传统的PID控制方式显得无能为力。液位控制由于其应用极其普遍，种类繁多，其中不乏一些大型的复杂系统。但由于其时滞性很大、具有时变性和非线性等因素，严重影响PID控制的效目前，已经开发出来的控制策略（算法）很多，但其中许多算法仍然只是停留在计算机仿真或实验装置的验证上，真正能有效地应用在工业过程中的并有发展潜力的仍为数不多。
人们生活以及工业生产经常涉及到液位和流量的控制问题，因此液位是工业控制过程中一个重要的参数。特别是在动态的状态下，采用适合的方法对液位进行检测、控制，能收到很好的生产效果。由于液位检测应用领域的不同，性能指标和技术要求也有差异，但适用有效的测量成为共同的发展趋势，随着电子技术及计算机技术的发展，液位检测的自动控制成为其今后的发展趋势，控制过程的自动化处理以及监控软件良好的人机界面，操作人员在监控计算机上能根据控制效果及时修运行参数，这样能有效地减少工人的疲劳和失误，提高生产过程的实时性、安全性。随着计算机控制技术应用的普及、可靠性的提高及价格的下降，液位检测的微机控制必将得到更加广泛的应用。
液位控制系统在国内各行各业的应用已经十分广泛，但从国内生产的液位控制器来讲，同国外的日本、美国、德国等先进国家相比，仍然有差距。目前，我国液位控制主要以常规的PID控制器为主，它只能适应一般系统控制，难于控制滞后、复杂、时变温度系统控制。而适应于较高控制场合的智能化、自适应控制仪表，国内技术还不十分成熟，形成商品化并广泛应用的控制仪表较少。由于工业过程控制的需要，特别是在微电子技术和计算机技术的迅猛发展以及自动控制理论和设计方法发展的推动下，国外液位控制系统发展迅速，并在智能化、自适应、参数自整定等方面取得成果，在这方面，以日本、美国、德国、瑞典等国技术领先，都生产出了一批商品化的、性能优异的液位控制器及仪器仪表，并在各行业广泛应用。
3.液位控制的前景
在构建液位控制系统的过程中，我们得知实际操作的变异性存在其中，因此如何分析、调整及改良便是我们日后所要着重的要点。而在完成传统的PID操作控制系统后，未来我们更将利用Genetic Algorithms找出最好的参数并建构在液位控制系统。且比较加入智能型控制后的系统与传统 PID是否会有性能上的差异。近年来液位控制系统取得了很大进步，出现了许多新型的液位控制仪，如超声波液位仪、雷达液位仪、光电液位开关等，这些控制器利用无线电波的折射及反射原理。光线在两种介质的分接口将产生反射或折射现象。当被测液体处于高位时则被测液体与光电开关形成一种分界面，当被测液体处于低位时，则空气与光电开关形成另一种分界面。这两种分接口使光电开关内部光接受晶体所吸收的反射光强度不同，即对应两种不同的开关状态，这些控制器的出现大大提高了控制系统的精度，实现了控制系统的丰富多样性。
工业生产过程中的液位系统通常是时变的，具有明显的滞后特性。在热工生产与传输质量或能量的过程中，存在着各种形式的容积和阻力，加上对象多具有分布参数，好像被不同的阻力和容积相互分隔着一样。生产实际中的被控对象往往是由多个容积和阻力构成的多容对象。两个串连的单容对象构成的双容对象就比较典型。
液位控制设计依赖的自动控制理论，经历了经典控制理论、现代控制理论两个发展阶段，现在已进入了非线性智能控制理论发展时期。从控制理论解决的问题而论，很多重大的、根本的问题，如可控性、可观测性、稳定性等系统的基本性质，控制系统的综合方法等在传统控制中都建立了比较完善的理论体系。应用传统控制理论基本能够满足工程技术及各种其它领域的需要。但是随着工业和现代科学技术的发展，各个领域中自动控制系统对控制精度、响应速度、系统稳定性与适应能力的要求越来越高，应用范围也更加广泛。特别是本世度发展，推动了控制理论研究的深入开展，并进入了一段新的历程。控制理论的迅速发展，出现了许多先进的控制算法。变结构控制系统在50年代就有了相当的研究，随着人们逐渐认识到它的一些优点，如对摄动的某种完全适应性，并可用来设计日益复杂对象的控制规律，近年来又受到较大重视并获得巨大的发展。