水箱液位PID调节控制系统及实物仿真调试

【摘要】在人们生活以及工业生产等诸多领域经常涉及到液位和流量的控制问

题，例如居民生活用水的供应，饮料、食品加工，溶液过滤，化工生产等多种行

业的生产加工过程，通常需要使用蓄液池， 蓄液池中的液位需要维持合适的高度，

既不能太满溢出造成浪费， 也不能过少而无法满足需求。因此液面高度是工业控

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，能收到很好的效果。PID 控制（比例、积分和微分控制）是目前采

用最多的控制方法。

【关键词】水箱液位； PID 控制；液位控制； Matlab 仿真

一．引言

在人们生活以及工业生产等诸多领域经常涉及到液位和流量的控制问题， 例

如居民生活用水的供应，饮料、食品加工，溶液过滤，化工生产等多种行业的生

产加工过程， 通常需要使用蓄液池， 蓄液池中的液位需要维持合适的高度， 既不

能太满溢出造成浪费， 也不能过少而无法满足需求。因此液面高度是工业控制过

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，能收到很好的效果。

本论文利用PID 算法在matlab 中进行仿真并讲解实物搭接效果， 具体如下：

1、利用指导书中推导的模型和实际的参数，建立水箱液位控制系统的数学

模型，并进行线性化；

2、构成水箱液位闭环无静差系统，并测其动态性能指标和提出改善系统动态性能的方法，使得系统动态性能指标满足σ%≤10%，调节器调节阀水槽测量变送出水阀系数＜0.5 秒，静态误差小于2%；

3、通过在matlab 编程中求取合适的反馈变量K,然后与仿真模型结合构成最

优控制的水箱液位系统，通过图形分析是否满足系统的性能参数；

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