摘要:工业控制中经常采用结构简单、适应性强的PID控制，但是随着现代工业的发展，控制系统日趋复杂化、大型化，采用常规的PID控制往往难以满足生产要求。作为工业生产过程中一个很重要的被控变量，液位控制被用于多个场合，但在实际生产的过程中，液位系统通常是实时变化的，不容易控制精度，采用传统的PID控制往往难以满足用户的需求。因此，在控制理论和技术飞越发展的今天，自适应控制与PID调节器相结合，形成了所谓自适应PID控制，其控制器结构简单、鲁棒性好、可靠性高。

本文主要针对基于遗传算法的自适应PID控制进行了研究，介绍了PID控制器的研究现状和液位控制的背景，说明了基于遗传算法的自适应PID控制在液位控制方面的研究价值和实际意义，以单容水箱的液位作为控制对象，分析并建立了控制对象的数学模型，通过对流量的分析，提出了基于遗传算法的自适应优化控制方法，在Matlab环境下进行了数据仿真，仿真结果表明了本文研究的基于遗传算法的PID控制对于液位系统的控制具有有效性和可靠性，自适应的PID控制的研究是具有意义并且具有极大发展前景的。

关键词：自适应PID控制；液位控制；遗传算法

目录

摘要

abstract

第1章 绪论-1

1.1 课题的研究背景与意义-1

1.1.1 液位控制系统的应用背景-1

1.1.2 液位控制系统的组成-2

1.2 PID控制的研究现状-3

1.3 研究内容-3

第2章 PID及液位控制-5

2.1 PID控制器的基本概念-5

2.2 PID控制器参数整定方法-6

2.2.1 PID控制器参数整定的分类-7

2.2.2 PID控制器参数整定的基本方法-8

2.3 水箱液位模型建立及分析-9

2.3.1 被控对象模型的分析-9

2.3.2 被控对象模型的建立-10

2.4 液位PID控制仿真-12

2.4.1 PID仿真-12

2.4.2 分析及结论-15

第3章 液位控制器的控制策略及其实现-17

3.1 自适应PID控制的基本理论-17

3.1.1 自适应控制的概念-17

3.1.2 自适应PID控制的概述-17

3.2 基于遗传算法的自适应PID控制-18

3.2.1 自适应控制的参数辨识机构-19

3.2.2 自适应控制的寻优算法-19

3.2.3 整定具体方案-19

3.3 自适应PID控制器的设计与仿真-21

3.3.1 液位控制的仿真平台介绍-21

3.3.2 算法仿真-22

第4章 结论与展望-23

4.1 结论-23

4.2 展望-23

参考文献-25

致谢-27