基于MCGS水箱液位模糊控制系统设计

摘  要

本文以水箱的液位控制为研究对象，提出了一种利用MCGS组态软件开发的水位模糊控制系统实现方案。在该系统中，利用组态软件MCGS完成数据监控、数据采集、控制信息输出等人机交互工作，在MATLAB的模糊逻辑工具箱完成模糊推理运算，将将输出信号经过整合成控制信号以后，送到水箱仿真模块进行运算，模拟实际水位变化。在MATLAB和MCGS之间通过动态数据交换(DDE)协议对过程变量、控制变量和设定值实时更新。通过对水箱的仿真控制实验，结果表明该系统是可行的，并且具有较好的开放性和灵活性。

关键词： MCGS；MATLAB；模糊控制；DDE

目      录

摘  要 I

Abstract II

目      录 III

1 绪论 1

1.1  课题意义与研究背景 1

1.2  本文所研究的主要内容 3

2  系统的总体设计方案 4

2.1  系统概述 4

2.2  系统流程图 4

2.3  系统性能指标 5

2.4  模糊自整定控制器结构 5

3  基于MCGS模糊控制软件设计 6

3.1  MCGS组态软件 6

3.2  MCGS组态软件的可扩充性 7

3.2.1 MCGS组态软件的高级开发 7

3.2.2开发MCGS功能构件 9

3.3  MCGS的组态 11

3.3.1MCGS仿真界面 12

3.4  本章小结 12

4  MCGS高级构件的开发、应用 13

4.1  MATLAB算法调用技术分析 13

4.1.1 MATLAB调用方法汇总 13

4.2  MCGS与MATLAB的DDE通信 13

4.2.1DDE通信时MCGS的设定 16

4.3  本章小结 18

5  基于MCGS的模糊控制策略的研究 19

5.1  常规PID控制的基本理论 19

5.1.1 PID控制器筒述 19

5.1.2 PID控制器的结构 20

5.1.3 PID控制器的分类 21

5.2模糊控制器基本原理 24

5.3模糊控制器设计步骤 25

5.3.1构造模糊控制器结构系统 26

5.3.2  模糊化 28

5.3.3模糊控制表的运算合成 29

5.3.4查询输出和输出量精确化 30

5.4模糊自适应PlD算法设计、实现 31

5.4.1模糊自适应PID控制原理 31

5.5  模糊逻辑工具箱 33

5.5.1 建立模糊推理系统(FIS) 33

5.6  MATLAB仿真及结果分析 36

5.6.1 SIMULINK工具箱 36

5.6.2 Simulink与模糊控制器的连接 38

5.5  本章小结 39

6 系统调试 40

7 结束语 42

致  谢 43

参考文献 44

附录 46

模糊控制主程序 46