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课题名称：基于模糊PID的双容水箱系统设计
- 引言
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，例如饮料、食品加工，居民生活用水的供应，溶液过滤，污水处理，化工生产等多种行业的生产加工过程，通常要 使用蓄液。蓄液池中的液位需要维持合适的高度，太满容易溢出造成浪费，过少则无法满足需求。因此，需要设计合适的控制器自动调整蓄液池的进出流量，使得蓄液池内液位保持正常水平，以保证产品的质量和生产效益。这些不同背景的实际问题都可以简化为某种水箱的液位控制问题。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。水箱液位控制系统的设计应用非常长广泛，可以把一个复杂的液位控制系统简化成一个水箱液位控制系统来实现。
- 主题
面对液位系统控制，已经开发出很多的控制策略（算法），例如，预测控制，自适应控制，智能控制等，而本文要说的模糊PID控制便是智能控制的其中之一，模糊PID控制结合了PID控制算法和模糊控制方法的优点，可以在线实现PID参数的调整，使控制系统的响应速度快，过渡过程时间大大缩短，超调量减少，振荡次数少，具有较强的鲁棒性和稳定性。对液位系统可以进行很好的控制。
国内外研究现状
国外：
S.J.Oh J.H.Kim提出了一种非线性模糊PID控制方法，可以稳定地改善非线性或未知数学特性对系统的暂态响应。虽然控制律的推导是基于一般模糊逻辑控制器的设计过程，但合成控制算法具有时变PID增益的解析形式，而不是语言形式。这意味着该方法的实现可以方便、有效地应用于实时控制场合。通过算例系统对该方法的暂态性能进行了控制仿真，并与H.Ying等人提出的非线性模糊PI控制方法进行了比较。
K.K. Ahn D.Q. Truong 提出了一种利用鲁棒扩展卡尔曼滤波器对曼达尼模糊PID控制器进行在线优化的新方法采用鲁棒扩展卡尔曼滤波器（REKF）对任意应用控制器的系统在运行过程中的控制器参数进行自动调整，以减小控制误差。模糊PID控制器针对多功能制造系统的形状和规则进行了调整，以适应不同的工作条件，使控制性能得到显著提高。该方法在电液执行器力控制问题中的应用验证了该方法的有效性。仿真和实验结果表明，该方法对模糊PID_的在线优化是有效的。
Jian-Xin Xu Chang-Chieh Hang Chen Liu提出了一种模糊PID控制系统的并行结构。提出了一种基于增益裕度和相位裕度规范的模糊PID控制器参数整定方法。与传统的PID控制器相比，该模糊PID控制器在系统状态不平衡时具有更高的控制增益，同时保持了较低的控制信号剖面。从而获得了较好的控制性能。利用该公式，可以根据被控对象系统地选择模糊逻辑控制器的加权因子。利用模糊逻辑控制的最简单结构，分析了非线性控制系统的稳定性，给出了一个充分的BIBO稳定性条件。通过一个实验实例说明了该控制器的优越性能。
Indranil Pan Saptarshi Das Amitava Gupta通过最小化网络控制系统的时间乘绝对误差积分（ITAE）和平方控制器输出，得到了网络控制系统的最优PID和最优模糊PID。尝试使用两种随机算法对高阶和时滞系统进行调谐。比较了遗传算法（GA）和粒子群优化算法（PSO）的两种变体及其闭环性能。研究表明，与传统的PID控制器相比，基于模糊逻辑的PID控制器能够有效地处理网络延时的随机变化。
