MATLAB实现的PID算法水箱液位控制系统仿真项目

资 源 简 介

本项目基于MATLAB建立了水箱液位动态数学模型，集成PID控制器实现液位精确调控。通过调整Kp、Ti、Td参数可优化控制效果，适用于液位控制教学与算法验证。模型支持实时仿真，直观展示系统响应特性。

详 情 说 明

基于PID算法的水箱液位控制系统设计及仿真

项目介绍

本项目是一个基于PID控制算法的水箱液位控制系统仿真平台。通过建立水箱液位的动态数学模型，实现了PID控制器对阀门流量的精确调节，以达到控制水箱液位的目的。项目支持PID参数在线调整、实时数据可视化、系统稳定性分析以及控制性能指标计算等功能，为控制算法的验证和参数整定提供了便捷的工具。

功能特性

• 系统建模：建立水箱液位动态数学模型，模拟真实系统的液位变化特性。
• PID控制：实现完整的PID控制器算法，支持比例、积分、微分参数的独立调节。
• 在线调整：支持PID参数（Kp、Ti、Td）在仿真过程中实时调整。
• 实时可视化：动态显示液位变化曲线、控制量变化曲线和误差变化曲线。
• 性能分析：提供系统稳定性分析和控制性能指标计算（超调量、调节时间等）。
• 对比分析：支持不同工况下的控制效果对比分析。

使用方法

1. 参数设置：

- 设置水箱系统参数（截面积、初始液位高度） - 输入PID控制器参数（Kp、Ki、Kd） - 设定期望液位目标值 - 配置扰动参数（幅度、频率） - 定义仿真参数（仿真时间、采样周期）

1. 运行仿真：启动仿真程序，系统将自动运行并显示实时控制效果。

1. 参数调整：在仿真过程中可根据需要调整PID参数，观察控制效果的实时变化。

1. 结果分析：查看生成的性能指标报告和各类曲线图，进行控制效果评估。

系统要求

• MATLAB R2018a或更高版本
• 需要安装MATLAB基本工具包
• 推荐使用Windows 10/11操作系统

文件说明

主程序文件实现了系统的核心功能，包括水箱数学模型的建立与求解、PID控制算法的执行、实时数据的采集与处理、多类型可视化图形的生成以及控制系统性能指标的计算与分析。该文件作为项目的入口点，集成了参数输入、仿真运行和结果输出的完整流程。