機(jī)電一體化論文基于MATLAB的串級PID控制系統(tǒng)

湖北文理學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)正文題目基于MATLAB的串級PID限制系統(tǒng)專業(yè)機(jī)電一體化工程班級機(jī)電0811班姓名姜鵬學(xué)號08862095指導(dǎo)老師職稱2012年4

摘要本文是用MATLAB編制算法程序的串級PID去實(shí)現(xiàn)對上下水箱的液位限制。首先對水箱進(jìn)行抽象化，建立其數(shù)學(xué)模型，通過限制工程的學(xué)問求出傳遞函數(shù)，對系統(tǒng)模型和結(jié)構(gòu)的分析設(shè)計(jì)出MATLAB的限制程序；然后用串級PID限制系統(tǒng)去限制這個(gè)經(jīng)典的水位限制系統(tǒng)，在處理水位的自平衡問題時(shí)，用MATLAB作為上位機(jī)對系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控和動畫仿真，可以直觀地知道系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，也可以獲得實(shí)時(shí)的運(yùn)行數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)以及其曲線圖；然后通過調(diào)整參數(shù)，能使水位在有擾動的狀況下能快速、穩(wěn)定、精確地對其產(chǎn)生響應(yīng)，從而達(dá)到水位的自平衡。關(guān)鍵詞：MATLAB，PID限制，液位，串級限制

AbstractThisarticlewascompiledusingMATLABalgorithmproceduresCascadePIDtorealizerightnexttothewaterlevelcontrol.Firstofwaterabstractandestablishamathematicalmodel,controllingtheknowledgeobtainedtransferfunction,onthesystemandstructureofthemodelanalysistotheMATLABdesigncontrolprocedures;ThenCascadePIDcontrolsystemtocontrolthewaterlevelintheclassicalcontrolsystems,thewaterlevelintheself-balancingissue,UsingMATLABasaPCmonitorandcontrolthesystemsimulationandanimation,canintuitivelyknowthesystemrunning,alsogetreal-timeoperatingdata,andhistoricaldata,aswellasitscurve;thenbyadjustingparameters,makewaterinthecaseofdisturbancescanbefast,stableandaccurateresponsetotheirproduce,andtherebyachievethelevelofself-balanced.Keywords:MATLAB,thePIDcontrol,theliquidposition,cascadecontrol

文獻(xiàn)綜述目前工業(yè)自動化水平已成為衡量各行各業(yè)現(xiàn)代化水平的一個(gè)重要標(biāo)記。所謂的工業(yè)自動化就是在沒有人干脆參加的狀況下，通過自動限制裝置或系統(tǒng)，對生產(chǎn)過程、工藝參數(shù)、技術(shù)指標(biāo)、產(chǎn)品要求等進(jìn)行自動的調(diào)整與限制，使之達(dá)到預(yù)定的技術(shù)指標(biāo)。所以限制理論的發(fā)展成為了發(fā)展工業(yè)自動化化關(guān)鍵。其中限制理論的發(fā)展也經(jīng)驗(yàn)了古典限制理論、現(xiàn)代限制理論和智能限制理論三個(gè)階段。智能限制的典型實(shí)例是模糊全自動洗衣機(jī)等。自動限制系統(tǒng)又可分為開環(huán)限制系統(tǒng)和閉環(huán)限制系統(tǒng)。開環(huán)限制系統(tǒng)開環(huán)限制系統(tǒng)(open-loopcontrolsystem)是指被控對象的輸出(被限制量)對限制器(controller)的輸出沒有影響。在這種限制系統(tǒng)中，不依靠將被控量反送回來以形成任何閉環(huán)回路。閉環(huán)限制系統(tǒng)閉環(huán)限制系統(tǒng)(closed-loopcontrolsystem)的特點(diǎn)是系統(tǒng)被控對象的輸出(被限制量)會反送回來影響限制器的輸出，形成一個(gè)或多個(gè)閉環(huán)。閉環(huán)限制系統(tǒng)有正反饋和負(fù)反饋，若反饋信號與系統(tǒng)給定值信號相反，則稱為負(fù)反饋(NegativeFeedback)，若極性相同，則稱為正反饋，一般閉環(huán)限制系統(tǒng)均采納負(fù)反饋，又稱負(fù)反饋限制系統(tǒng)。閉環(huán)限制系統(tǒng)的例子很多。比如人就是一個(gè)具有負(fù)反饋的閉環(huán)限制系統(tǒng)，眼睛便是傳感器，充當(dāng)反饋，人體系統(tǒng)能通過不斷的修正最終作出各種正確的動作。假如沒有眼睛，就沒有了反饋回路，也就成了一個(gè)開環(huán)限制系統(tǒng)。另外，當(dāng)一臺真正的全自動洗衣機(jī)具有能連續(xù)檢查衣物是否洗凈，并在洗凈之后能自動切斷電源，它就是一個(gè)閉環(huán)限制系統(tǒng)。一個(gè)限制系統(tǒng)包括限制器﹑傳感器﹑變送器﹑執(zhí)行機(jī)構(gòu)﹑輸入輸出接口。限制器的輸出經(jīng)過輸出接口﹑執(zhí)行機(jī)構(gòu)，加到被控系統(tǒng)上；限制系統(tǒng)的被控量，經(jīng)過傳感器，變送器，通過輸入接口送到限制器。其中PID限制器參數(shù)的自動調(diào)整是通過智能化調(diào)整或自校正、自適應(yīng)算法來實(shí)現(xiàn)。由于PID限制具有結(jié)構(gòu)簡潔、簡潔實(shí)現(xiàn)、限制效果好等特點(diǎn)；是目前過程限制中運(yùn)用最廣泛的調(diào)整方式；在工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。如機(jī)械制造業(yè)、煉鐵（剛）、造紙、制藥等等。

書目第一章緒論 11.1串級PID限制的探討現(xiàn)狀及意義 11.2串級PID限制的主要作用 11.3用MATLAB進(jìn)行PID限制的優(yōu)點(diǎn) 1其次章硬件的設(shè)計(jì) 22.1系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)方案 22.2PID限制器特點(diǎn)及其選擇 22.2.1PID限制器 32.2.2模糊限制（FPID） 62.2.3串級PID限制器 62.3串級PID的選擇 72.4液位系統(tǒng) 72.5限制系統(tǒng)建模 8水箱液位的動態(tài)數(shù)學(xué)模型 82.6液位系統(tǒng)的硬件選型 11第三章軟件設(shè)計(jì) 133.1MATLAB軟件 133.1.1MATLAB的主要特點(diǎn) 133.1.2MATLAB5.3新增功能 133.2軟件流程圖 143.3PID指令的調(diào)用 143.4MATLAB程序設(shè)計(jì) 153.5MATLAB環(huán)境下的SIMULINK仿真 163.5.1MATLAB軟件操作界面總圖 163.5.2SIMULINK仿真 17第四章系統(tǒng)的安裝與調(diào)試 254.1PID參數(shù)的整定 254.2MATLAB的調(diào)試過程 26安裝MATLAB5.3的空間要求 264.2.2MATLAB輸出途徑 26程序的調(diào)試 26第五章總結(jié)與展望 28第六章參考文獻(xiàn) 29第一章緒論1.1串級PID限制的探討現(xiàn)狀及意義目前，限制及其限制器或智能限制器已經(jīng)很多，產(chǎn)品已在工程實(shí)際中得到了廣泛的應(yīng)用，有各種各樣的限制器產(chǎn)品，各大公司均開發(fā)了具有參數(shù)自整定功能的智能調(diào)整器(intelligentregulator)，其中PID限制器參數(shù)的自動調(diào)整是通過智能化調(diào)整或自校正、自適應(yīng)算法來實(shí)現(xiàn)。有利用PID限制實(shí)現(xiàn)的壓力、溫度、流量、液位限制器，能實(shí)現(xiàn)PID限制功能的可編程限制器(PLC)，還有可實(shí)現(xiàn)PID限制的PC系統(tǒng)等等?？删幊滔拗破?PLC)是利用其閉環(huán)限制模塊來實(shí)現(xiàn)PID限制，而可編程限制器(PLC)可以干脆與ControlNet相連，如Rockwell的PLC-5等。還有可以實(shí)現(xiàn)PID限制功能的限制器，如Rockwell的Logix產(chǎn)品系列，它可以干脆與ControlNet相連，利用網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)其遠(yuǎn)程限制功能。隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，生產(chǎn)過程對自動限制要求日益提高，單回路PID限制雖然具有結(jié)構(gòu)簡潔、簡潔實(shí)現(xiàn)、限制效果好等特點(diǎn)；但系統(tǒng)往往已經(jīng)不能滿足生產(chǎn)工藝的要求，尤其是在困難的過程限制工業(yè)中顯得無能為力。而在常規(guī)串級限制系統(tǒng)中，由于串級PID限制系統(tǒng)具備較好的抗干擾實(shí)力、快速性、適應(yīng)性和限制質(zhì)量，對改善限制品質(zhì)有獨(dú)到之處，因而在生產(chǎn)過程限制中，應(yīng)用變得越來越廣泛。1.2串級PID限制的主要作用串級PID限制在回路系統(tǒng)上增加了一個(gè)副回路，故使性能得到改善；首先，副被控變量檢測到擾動的影響，并通過副回路的定值作用剛好調(diào)整操縱變量，使副回路被控變量回復(fù)到副設(shè)定值，從而使擾動對主被控變量的影響削減。即副環(huán)回路對擾動進(jìn)行粗調(diào)，主環(huán)回路對擾動進(jìn)行細(xì)調(diào)。因此，串級限制系統(tǒng)能夠快速克服進(jìn)入副環(huán)擾動的影響，并使系統(tǒng)余差大大減小，從而是液位快速的回到系統(tǒng)所給定要求的液位狀態(tài)。1.3用MATLAB進(jìn)行PID限制的優(yōu)點(diǎn)MATLAB具有強(qiáng)大、豐富的內(nèi)置函數(shù)，以及高度敏捷的可編程性，特殊適合數(shù)據(jù)處理以及結(jié)果的圖形化顯示，所以用MATLAB進(jìn)行PID限制能夠數(shù)據(jù)處理以及結(jié)果的圖形化顯示，能夠及實(shí)時(shí)駕馭限制的現(xiàn)場數(shù)據(jù)。從而便利視察。故本課題選用MATLAB進(jìn)行PID限制。

其次章硬件的設(shè)計(jì)本課題要求設(shè)計(jì)一個(gè)MATLAB算法軟件編制的串級PID限制系統(tǒng)，該系統(tǒng)框圖如圖2.1所示；液位傳感器將檢測到的上下水箱液位信號通過單片機(jī)通訊接口傳送到計(jì)算機(jī)，使其與PID系統(tǒng)設(shè)定值比較，上位計(jì)算機(jī)調(diào)用MATLAB的PID算法程序，對偏差實(shí)現(xiàn)PID運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果通過與單片機(jī)的通訊接口，輸出去限制水泵轉(zhuǎn)速，從而調(diào)整上下水箱的進(jìn)水量，達(dá)到限制液位的目的，最終實(shí)現(xiàn)液位的自動限制。圖2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖2.1系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)方案當(dāng)采納單級PID限制時(shí)，由于系統(tǒng)拖延較大，在下水箱出現(xiàn)正偏差、降負(fù)荷的初級階段，上水箱中的水位值已經(jīng)起先下降，但下水箱中的水位接著上升，使系統(tǒng)的動態(tài)特性變差；基于上述現(xiàn)象的存在，系統(tǒng)動態(tài)特性呈現(xiàn)一種近似等幅振蕩狀態(tài)。因而系統(tǒng)不宜采納單級PID限制。經(jīng)分析，采納串級限制系統(tǒng)可以改善對象的動態(tài)特性，提高系統(tǒng)的工作頻率；對負(fù)荷的變更具有確定的自適應(yīng)力；適用于非線性對象。故采納串級限制方案，其限制系統(tǒng)框圖如圖2.2所示。圖2.2串級PID限制系統(tǒng)原理圖2.2PID限制器特點(diǎn)及其選擇在工業(yè)限制領(lǐng)域中，常用的限制算法有多種，如比例-積分-微分限制（proportion-integral-derivative,簡稱PID，下同）、串級PID限制、模糊限制FPID(FUZZY，模糊限制)限制。其中應(yīng)用最為廣泛的是PID限制器，也稱PID調(diào)整器。PID限制器問世至今已有近70年歷史，它以其結(jié)構(gòu)簡潔、穩(wěn)定性好、工作牢靠、調(diào)整便利而成為工業(yè)限制的主要技術(shù)之一；至今仍有90%左右的限制回路具有PID結(jié)構(gòu)。當(dāng)被控對象的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不能完全駕馭，或得不到精確的數(shù)學(xué)模型時(shí)，限制理論的其它技術(shù)難以采納時(shí)，系統(tǒng)限制器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)必需依靠閱歷和現(xiàn)場調(diào)試來確定，這時(shí)應(yīng)用PID限制技術(shù)最為便利。即當(dāng)我們不完全了解一個(gè)系統(tǒng)和被控對象或不能通過有效的測量手段來獲得系統(tǒng)參數(shù)時(shí)，最適合用PID限制技術(shù)。PID限制包括PI和PD限制，它的實(shí)質(zhì)就是依據(jù)系統(tǒng)的誤差，利用比例、積分、微分計(jì)算出限制量進(jìn)行限制。2.2.1PID限制器圖2.3PID限制系統(tǒng)原理框圖1、比例（P）限制純比例調(diào)整器是一種最簡潔的調(diào)整器，它對限制作用和擾動作用的響應(yīng)都很快。由于比例調(diào)整只有一個(gè)參數(shù)，所以整定很便利。但這種調(diào)整器的主要缺點(diǎn)是系統(tǒng)有余差，且與比例度近似成正比。其傳遞函數(shù)為:（2-1）式中Kp為比例系數(shù)，為比例帶。2、積分（PI）限制積分調(diào)整器由于加入了積分環(huán)節(jié)不僅可實(shí)現(xiàn)無余差，而且只要調(diào)整器的參數(shù)δ和Ti選擇的合理，也能使系統(tǒng)具有良好的動態(tài)性能。，這種調(diào)整器在過程限制中是應(yīng)用最多的一種調(diào)整器。其傳遞函數(shù)為:（2-2）式中T1為積分時(shí)間。3、微分（PD）限制此調(diào)整器由于有微分的超前作用，能增加系統(tǒng)的穩(wěn)定度，加快系統(tǒng)的調(diào)整過程，減小動態(tài)和靜態(tài)誤差，但微分抗干擾實(shí)力較差，且微分過大，易導(dǎo)致調(diào)整閥動作向兩端飽和。因此一般不用于流量和液位限制系統(tǒng)。PD調(diào)整器的傳遞函數(shù)為:（2-3）式中TD為微分時(shí)間。4、比例積分微分（PID）調(diào)整器PID是常規(guī)調(diào)整器中性能最好的一種調(diào)整器。它由比例（P）、積分（I）、微分（D）三個(gè)環(huán)節(jié)組成，它依據(jù)給定值r(t)與實(shí)際輸出值y(t)構(gòu)成的偏差信號e(t)，并將偏差的比例、積分、微分通過線性組合構(gòu)成限制量，對被限制對象進(jìn)行限制，故稱PID限制器，PID限制器的數(shù)學(xué)模型可以用下式表示：（2-4） 式中，e(t)——限制器輸入信號，一般為輸入信號與反饋信號之差；u(t)——限制器輸出信號，一般為賜予受控對象的限制信號；Kp——限制器放大系數(shù)；Ti——限制器積分時(shí)間常數(shù)；Td——限制器微分時(shí)間常數(shù)；簡潔來說，PID限制器各校正環(huán)節(jié)的主要限制作用如下：1）比例部分比例作用的引入是為了剛好成比例地反應(yīng)限制系統(tǒng)的偏差信號，以最快速度產(chǎn)生限制作用，使偏差向減小的趨勢變更。比例部分?jǐn)?shù)學(xué)表達(dá)式：Kpe(t).從比例部分的數(shù)學(xué)表達(dá)式可以知道，比例系數(shù)Kp的作用在于加快系統(tǒng)的響應(yīng)速度，提高系統(tǒng)的調(diào)整精度。Kp越大，系統(tǒng)的響應(yīng)速度越快，但將產(chǎn)生超調(diào)和振蕩甚至導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定，因此Kp值不能取過大；假如Kp取值較小則會降低調(diào)整精度，使響應(yīng)速度緩慢，從而延長調(diào)整時(shí)間，是系統(tǒng)、動靜特性邊壞。故而比例系Kp，選擇必需適當(dāng)，才能取得過渡時(shí)間少、靜差小而又穩(wěn)定。2）積分部分積分作用的引入主要是為了保證被限制量在穩(wěn)定時(shí)對設(shè)定值的靜差跟蹤。積分部分?jǐn)?shù)學(xué)表達(dá)式為：從積分部分的數(shù)學(xué)表達(dá)式可以知道，只要存在偏差，則它的限制作用就會不斷增加。只有存在偏差e(t)時(shí)，它的積分才會為一個(gè)常數(shù)，限制作用才是一個(gè)不會增大的常數(shù)?？梢?，積分部分的作用可以消退系統(tǒng)的偏。積分時(shí)間常數(shù)Ti對積分部分的作用影響極大。當(dāng)Ti較大時(shí)，則積分作用較弱，這時(shí)系統(tǒng)的過渡過程不易產(chǎn)生振蕩，但是消退偏差所須要的時(shí)間較長；當(dāng)Ti較小時(shí)，則積分作用較強(qiáng)，這時(shí)系統(tǒng)過渡過程中有可能會產(chǎn)生振蕩，但消退偏差所須要的時(shí)間較短。3）微分部分微分作用的引入主要是為了改善閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和動態(tài)響應(yīng)的速度。微分作用使限制作用于被限制量，從而與偏差將來變更趨勢形成近似的比例關(guān)系。微分部分的數(shù)學(xué)表達(dá)式：從積分部分的數(shù)學(xué)表達(dá)式可以知道，微分部分的作用強(qiáng)弱由微分時(shí)間常數(shù)Td確定。Td越大，則它抑制e(t)變更的作用越強(qiáng)；Td越小，則它抗拒e(t)變更的作用越弱。它對系統(tǒng)的穩(wěn)定有很大的影響。在以微分處理器為核心的限制系統(tǒng)中，由于是以采樣周期對輸入和輸出狀態(tài)進(jìn)行差分方程表示：（2-5）其中，k采樣序號，k=0,1,2,…….；u(k)第k次采樣時(shí)刻的計(jì)算機(jī)輸出值；e(k)第k次采樣時(shí)刻的輸入的偏差值；e(k-1)第(k-1)次采樣時(shí)刻輸入的偏差值；KI積分系數(shù)KI=；KD積分系數(shù)KD=。為了避開在求取限制量時(shí)對偏差求和運(yùn)算，在實(shí)際應(yīng)用中通常采納增量式，如式（2.6）。（2-6）PID突出特點(diǎn)在于：結(jié)構(gòu)簡潔、簡潔實(shí)現(xiàn)、限制效果模糊限制（FPID）所謂FPID限制就是以模糊集合論、模糊語言變量和模糊邏輯推理為基礎(chǔ)的一種計(jì)算機(jī)限制方法。模糊限制的突出特點(diǎn)在于：限制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不要求知道被控對象的精確數(shù)學(xué)模型，只須要供應(yīng)現(xiàn)場操作人員的閱歷學(xué)問及操作數(shù)據(jù)。限制系統(tǒng)的魯棒性強(qiáng)，適應(yīng)于解決常規(guī)限制難于解決的非線形、時(shí)變及純滯后等問題。以語言變量代替常規(guī)的數(shù)學(xué)變量，易于形成專家的“學(xué)問”。限制推理采納“不精確推理”。推理過程仿照人的思維過程。但由于介入了人類的閱歷，因而能夠處理困難甚至“病態(tài)”系統(tǒng)串級PID限制器所謂串級PID限制就是第一級數(shù)字PID的輸出不干脆用來限制執(zhí)行機(jī)構(gòu)，而是作為下一級數(shù)字PID的輸入值，并與其次級的給定值進(jìn)行比較，其偏差作為其次級數(shù)字PID的限制量。

串級PID限制是一種困難限制系統(tǒng)，本課題的串級PID限制器是由兩個(gè)PID串聯(lián)連接組成，一個(gè)限制器的輸出作為另一個(gè)限制器的設(shè)定值，每一個(gè)回路中都有一個(gè)屬于自己的調(diào)整器和限制對象。主回路中的調(diào)整器稱為主調(diào)整器，作為系統(tǒng)的主被控變量，又稱主對象；副回路中的調(diào)整器稱副調(diào)整器，限制對象為副被控變量，又稱副對象，它的輸出是一個(gè)協(xié)助的限制變量。串級限制回路系統(tǒng)增加了一個(gè)副回路，使性能得到改善，表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：能快速克服進(jìn)入副回路擾動的影響。定性分析：當(dāng)擾動進(jìn)入副回路后，首先，副被控變量檢測到擾動的影響，并通過副回路的定值作用剛好調(diào)整操縱變量，使副被控變量回復(fù)到副設(shè)定值，從而使擾動對主被控變量的影響削減。即副環(huán)回復(fù)對擾動進(jìn)行粗調(diào)，主環(huán)回路對擾動進(jìn)行細(xì)調(diào)。因此，串級限制系統(tǒng)能夠快速克服進(jìn)入副環(huán)擾動的影響，并使系統(tǒng)余差大大減小。串級限制系統(tǒng)可以串級限制、主控和副控等多種限制方式，主控方式是切除副回路，以主被控變量作為被控變量的單回路限制；副控方式是切除主回路，以副被控變量作為被控變量的單回路限制。因此，在串級限制系運(yùn)行過程中，假如某些部件發(fā)生故障．可敏捷地進(jìn)行切換；削減對生產(chǎn)過程的影響2.3串級PID的選擇在以上幾種算法中，由于PID限制具有結(jié)構(gòu)簡潔、簡潔實(shí)現(xiàn)、限制效果好等特點(diǎn)，且PID算法原理簡明，參數(shù)物理意義明確，理論分析體系完整。雖然在精度高方面不如FPID。但是由于本課題本身對PID限制精度要求也不高，再加上目前FPID系列也不是很成熟。因此本課題選用串級PID限制器。串級的PID系統(tǒng)由主回路和副回路組成，它是改善和提高限制品質(zhì)的一種極為有效的限制方案，與單回路反饋限制系統(tǒng)比較，由于在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上多了一個(gè)副回路，所以改善了過程的動態(tài)特性、提高了系統(tǒng)工作頻率、具有較強(qiáng)的抗擾動實(shí)力和確定的自適應(yīng)實(shí)力。正確合理地設(shè)計(jì)一個(gè)串級限制系統(tǒng)是要其能充分發(fā)揮如上所述系統(tǒng)的各種特點(diǎn)。故在本設(shè)計(jì)中，擬選用串級PID限制器。2.4液位系統(tǒng)2.4液位系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成圖此系統(tǒng)由限制器、電動調(diào)整閥、水泵、上水箱、下水箱、儲水箱和液位變送器模塊等組成。電動調(diào)整閥用于調(diào)整上水箱的進(jìn)水量的大小，液位變送器用于檢測上水箱和下水箱中的液位。限制器的輸出量用于限制電動調(diào)整閥的開度。通過對傳感器測量的數(shù)據(jù)采集，由限制器對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，運(yùn)算結(jié)果通過數(shù)據(jù)采集，經(jīng)通訊接口，傳遞給計(jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)去限制磁力泵，從而達(dá)到限制水箱液位限制的作用。此外要求在有干擾的狀況下能快速地回到系統(tǒng)所給定要求的液位狀態(tài)。其中水箱的液位變更范圍內(nèi)為h=0~200mm,，通過設(shè)計(jì)的串級PID限制器后能使須要的液位值能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)、準(zhǔn)、快地穩(wěn)定在系統(tǒng)所給定的液位值上。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生擾動時(shí)能在限制器的作用下快速復(fù)原到系統(tǒng)原來所要求的液位值。2.5限制系統(tǒng)建模由于在仿真的過程中須要用到被控對象的數(shù)學(xué)模型，所以本節(jié)來建立水箱的模型。液位限制系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)是通過電動調(diào)整閥的開度大小來限制水箱的液位。本文采納開環(huán)階躍響應(yīng)辯識的方法來獲得它的數(shù)學(xué)模型。下面介紹其具體的方法。水箱液位的動態(tài)數(shù)學(xué)模型水箱液位的動態(tài)數(shù)學(xué)模型，如圖2.5所示。圖2.5水箱液位的動態(tài)數(shù)學(xué)模型水箱結(jié)構(gòu)如圖2.5，先看水箱1，水不斷流入水箱內(nèi)，同時(shí)也有水不斷由水箱中流出。水的流入量Qi由電動調(diào)整閥的開度μ加以限制，流出量Qo1由用戶依據(jù)須要通過負(fù)載閥R來變更。被控量為液位高度H1它反映水的流入和流出量之間的平衡關(guān)系。明顯任何時(shí)候水位的變更均滿足下述物料平衡方程（2-7）其中（2-8）設(shè)液體是不行壓縮的，通過閥的液流是湍流，則其流量公式為：（2-9）其中A1為水箱的橫截面積，μ為調(diào)整的開度,Kμ是取決于電動調(diào)整閥的閥門特性的系數(shù)，可以假定它是常數(shù)；k1是與負(fù)載閥門開度有關(guān)的系數(shù)，在負(fù)載閥門開度固定不變的狀況下，k1看作是一個(gè)常數(shù)。將式(2.10)表示成增量形式為（2-10）式中，?Qi、?Qo1、?H1分別為偏離某一平衡狀態(tài)Qi0、QO10、H01的增量，H1為上水箱液位高度。非線性項(xiàng)綻開成泰勒級數(shù)為：略去高于一次小增量的項(xiàng)，有：（2-11）則式2-9可得：（2-12）由于，在穩(wěn)定工作狀態(tài)時(shí)流入水箱的流量與流出水箱的流量是相等的，即：所以由2-11式可得：（2-13）而所以（2-14）在實(shí)際運(yùn)用中，為簡潔計(jì)算，常略去增量符號，即：（2-15）可以看出，此式是最常見的一階微分方程，將其變?yōu)閭鬟f函數(shù)為（2-16）

式中，，。從傳遞函數(shù)可以看出，單水箱對象為一階慣性環(huán)節(jié)。它為有自平衡性的對象，即當(dāng)原有的物料平衡被打破時(shí)隨著被控變量液位的變更，其不平衡量會越來越小，最終能自動地穩(wěn)定在新的平衡點(diǎn)上?，F(xiàn)在再看下水箱。從圖2-4可得出下水箱的物料平衡方程：（2-17）式中A2為下水箱的底面積，H2為下水箱的液位高度，k2為負(fù)載閥1流量特性參數(shù)；，，分別為偏離某一平衡狀態(tài)Q010、Q020、H02的增量，H2為下水箱液位高度。由式2-11簡得：所以式2-17寫成：（2-18）當(dāng)系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)又有：且所以由2-18式可得：（2-19）在實(shí)際運(yùn)用中，為簡潔計(jì)算，常略去增量符號，即：從傳遞函數(shù)可以看出，上下水箱的對象均為一階慣性環(huán)節(jié)。它能自動平衡性，即當(dāng)原有的物料平衡被打破時(shí)隨著被限制量液位的變更，在通過變更MATLAB算法軟件的程序下的參數(shù)e(t)（限制器輸入信號）、u(t)（限制器輸出信號）、Kp（限制器放大系數(shù)）、Ti（限制器積分時(shí)間常數(shù)）、Td（限制器微分時(shí)間常數(shù)）；其會減小不平衡量，最終自動地穩(wěn)定在新的平衡位置點(diǎn)上。到達(dá)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求的效果。2.6液位系統(tǒng)的硬件選型本課題中的有關(guān)液位系統(tǒng)部分干脆采納了現(xiàn)有教學(xué)儀器。該液位系統(tǒng)的硬件型號如下表圖2.1所示。表2.1硬件型號選擇表硬件名稱型號說明電機(jī)JW5652功率：180W，轉(zhuǎn)速：2800rpm水泵16CQ-8轉(zhuǎn)速：2800rpm，功率：0.18kw，流量：30L/min壓力傳感器LS2188-G2KG電壓：24VDC，輸出信號：5V電動調(diào)整閥JLQ941F輸入信號：4-20mA或者1-5VDC

第三章軟件設(shè)計(jì)3.1MATLAB軟件MATLAB是由美國MathWorks公司推出的用于數(shù)值計(jì)算和圖形處理計(jì)算系統(tǒng)環(huán)境，除了具備卓越的數(shù)值計(jì)算實(shí)力外，它還供應(yīng)了專業(yè)水平的符號計(jì)算，文字處理，可視化建仿照真和實(shí)時(shí)限制等功能。MATLAB的基本數(shù)據(jù)單位是矩陣，它的指令表達(dá)式與數(shù)學(xué)，工程中常用的形式非常相像，故用MATLAB來解算問題要比用C，F(xiàn)ORTRAN等語言簡捷得多。MATLAB是國際公認(rèn)的優(yōu)秀數(shù)學(xué)應(yīng)用軟件之一。MATLAB具有強(qiáng)大、豐富的內(nèi)置函數(shù)，以及高度敏捷的可編程性，特殊適合數(shù)據(jù)處理以及結(jié)果的圖形化顯示。MATLAB的主要特點(diǎn)運(yùn)算符和庫函數(shù)極其豐富，語言簡潔，編程效率高，MATLAB除了供應(yīng)和C語言一樣的運(yùn)算符號外，還供應(yīng)廣泛的矩陣和向量運(yùn)算符。利用其運(yùn)算符號和庫函數(shù)可使其程序相當(dāng)簡短，兩三行語句就可實(shí)現(xiàn)幾十行甚至幾百行C或FORTRAN的程序功能。既具有結(jié)構(gòu)化的限制語句（如for循環(huán)、while循環(huán)、break語句、if語句和switch語句），又有面對對象的編程特性。圖形功能強(qiáng)大。它既包括對二維和三維數(shù)據(jù)可視化、圖像處理、動畫制作等高層次的繪圖吩咐，也包括可以修改圖形及編制完整圖形界面的、低層次的繪圖吩咐。功能強(qiáng)大的工具箱。工具箱可分為兩類：功能性工具箱和學(xué)科性工具箱。功能性工具箱主要用來擴(kuò)充其符號計(jì)算功能、圖示建仿照真功能、文字處理功能以及與硬件實(shí)時(shí)交互的功能。而學(xué)科性工具箱是專業(yè)性比較強(qiáng)的，如優(yōu)化工具箱、統(tǒng)計(jì)工具箱、限制工具箱、小波工具箱、圖象處理工具箱、通信工具箱等。易于擴(kuò)充。除內(nèi)部函數(shù)外，全部MATLAB的核心文件和工具箱文件都是可讀可改的源文件，用戶可修改源文件和加入自己的文件，它們可以與庫函數(shù)一樣被調(diào)用。MATLAB5.3新增功能在語言上，MATLAB5.3數(shù)據(jù)類型和面對對象編程技術(shù)更加豐富，其中數(shù)據(jù)類型增加到了6種。限制流新增了多分支結(jié)構(gòu)switch-case、try-catch結(jié)構(gòu)和警告提示指令error、warning。在函數(shù)方面指令被進(jìn)一步“柔性化”。一個(gè)指令可以接受隨意多個(gè)輸入宗量，可以產(chǎn)生隨意多個(gè)輸出宗量，以適應(yīng)不同場合的須要。在工作環(huán)境上，MATLAB5.3大量引入圖形用戶界面，把圖形顯示窗改造成了交互操作的可編輯圖形界面；引入了全方位幫助系統(tǒng)，調(diào)試器被圖形化，與編輯器集成為一體；只需點(diǎn)動交互窗上的調(diào)試圖標(biāo)就可完成對程序的調(diào)試；剖析指令的分析報(bào)告特殊具體，它可以在MATLAB指令窗中“隨時(shí)”進(jìn)行安裝Notebook，省時(shí)敏捷；另外環(huán)境可運(yùn)行文件的多樣化。在圖視系統(tǒng)上，MATLAB5.3高層繪圖指令的排版實(shí)力、讀寫圖象文件實(shí)力、低層指令結(jié)構(gòu)的變更和實(shí)力都得到明顯的增加。3.2軟件流程圖軟件流程圖如圖3.1所示。圖3.1軟件限制流程圖本程序的主要任務(wù)是通過對PID回路表的參數(shù)的獲得來完成水箱液位信號的采集和處理。故本程序總共有兩個(gè)子程序；子程序1完成兩個(gè)PID回路表的參數(shù)的獲得；子程序2負(fù)責(zé)液位信號的采集,同時(shí)通過PID指令完成對采集到的信號偏差的處理。3.3PID指令的調(diào)用1．回路輸入量的轉(zhuǎn)換及M文件建立給定值和過程變量都是實(shí)際的工程量，其幅度、范圍和測量單位都會不同，用MATLAB軟件編制算法去限制PID回路時(shí)，要把實(shí)際測量輸入量、設(shè)定值和回路表中的其他輸入?yún)?shù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，即用程序把它們轉(zhuǎn)化為MATLAB能夠識別和處理的數(shù)據(jù)，也即把它們轉(zhuǎn)化為雙精度數(shù)組、字符串?dāng)?shù)組、元胞數(shù)組、構(gòu)架數(shù)組、稀疏矩陣和unit8數(shù)據(jù)的其中的一種格式。本課題先把工程實(shí)際值轉(zhuǎn)化為雙整數(shù)，然后編制基于MATLAB的串級限制PID算法程序，將該程序文件命名為pidc*.m。并存c:\MATLABR11\work\pro路徑下。2.回路限制輸出轉(zhuǎn)換為按工程量標(biāo)定的整數(shù)值程序執(zhí)行時(shí)把各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)量用離散化PID算式進(jìn)行處理，產(chǎn)生一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)數(shù)運(yùn)算結(jié)果，這一結(jié)果同樣也要用程序?qū)⑵滢D(zhuǎn)化為相應(yīng)的數(shù)據(jù)格式，然后周期性地將其傳送到指定的nargin和nargout輸入或輸出，用以驅(qū)動模擬量的負(fù)載，實(shí)現(xiàn)模擬量的限制。3.4MATLAB程序設(shè)計(jì)1、編制基于MATLAB的串級限制PID算法程序，并將該程序文件命名為pidc*.m,并存放在c:\MATLABR11\work\pro路徑下，如：function[u,s,e0]=pidc*(v,s,e0,u0)kp1=0.2;td1=0.005;ti1=2;t=1;kp2=0.2;td2=0.005;ti2=2;%pid1algorithmE1=s(3)-v(3);e0(3)=E1;u(1)=u0(1)+kp1*[e0(3)-e0(2)]+kp1*t/ti1*e0(3)+kp1*td1/t*[e0(3)-2*e0(2)+e0(1)];e0(1)=e0(2);e0(2)=e0(3);%pid2algorithmE2=u(1)-v(1);e0(6)=E2;u(2)=u0(2)+kp2*[e0(6)-e0(5)]+kp2*t/ti2*e0(6)+kp2*td2/t*[e0(6)-2*e0(5)+e0(4)];e0(4)=e0(5);e0(5)=e0(6);ifu(1)>102u(1)=102;elseifu(1)<-102u(1)=-102;end說明：1）在第一句function[u,s,e0]=pidc*(v,s,e0,u0)中，輸入變量v是含5個(gè)元素的向量，表示5個(gè)測量參數(shù)，它們分別是：v(1)=上層水槽液位，v(2)=進(jìn)水壓力，v(3)=中層水槽液位，v(4)=進(jìn)水流量，v(5)=底層水槽溫度。2）輸入變量是s含3個(gè)元素的向量，其中s（3）表示被限制對象的設(shè)定值，這里指下水箱液位的設(shè)定值，s（1）、s（2）備用。3）輸入變量e（0）是含6個(gè)元素的向量，其中e0（1）、e0（2）和e0（3）用于存放PID1的第（k-2）、（k-1）和（k）次的偏差，e0（4）、e0（5）和e0（6）用與存放PID2的第（k-2）、（k-1）和（k）次的偏差。4）輸入變量u0是含2個(gè)元素的向量，其中u0（1）是表示前一周期PID2的輸出限制量，u0（2）表示本周期PID2的輸出限制量。5）kp1、td1和ti1和kp2、td2和ti2分別表示PID1和PID2的比例（偏差放大）系數(shù)、微分時(shí)間和積分時(shí)間；t表示采樣時(shí)間。3.5MATLAB環(huán)境下的SIMULINK仿真自動限制仿真方法有很多種，如可編程限制器的限制系統(tǒng)（PLC）是通過用MCGS組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)仿真。也可用單片機(jī)實(shí)行現(xiàn)場視察實(shí)時(shí)了解系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，但MATLAB作為當(dāng)前國際限制界最流行的面對工程與科學(xué)計(jì)算的高級語言，他可輕易地實(shí)現(xiàn)C或FORTHAN語言幾乎全部功能，并設(shè)計(jì)出功能強(qiáng)大、界面美麗、穩(wěn)定牢靠的高質(zhì)量程序，編程效率和計(jì)算效率極高。MATLAB環(huán)境下的SIMULINK仿真是當(dāng)前眾多仿真軟件中功能最強(qiáng)大、最優(yōu)秀、最簡潔運(yùn)用的一個(gè)用于系統(tǒng)建模、仿真和分析的動態(tài)仿真環(huán)境工具。采納MATLAB軟件不僅可以實(shí)時(shí)了解系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，也可以對系統(tǒng)進(jìn)行仿真，直觀地顯示出系統(tǒng)的狀態(tài)，還可以在不修改程序的狀況下對系統(tǒng)的一些主要的參數(shù)進(jìn)行必要的調(diào)整。故本課題選擇用MATLAB環(huán)境下的SIMULINK仿真軟件來對系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。3.5.1MATLAB軟件操作界面總圖由于MATLAB軟件具有專業(yè)水平的符號計(jì)算，文字處理，可視化建仿照真和實(shí)時(shí)限制等功能。能快速構(gòu)造和生成上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)，供應(yīng)解決實(shí)際工程問題的完整方案和開發(fā)平臺，另外利用其完成現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)處理、報(bào)警和平安機(jī)制、流程、動畫顯示、趨勢曲線和報(bào)表輸出及企業(yè)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)等功能。使MATLAB編制的算法程序能在短時(shí)間內(nèi)輕而易舉地完成一個(gè)運(yùn)行穩(wěn)定，功能成熟，維護(hù)量小并且具備專業(yè)水準(zhǔn)的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)工作。系統(tǒng)的主界面設(shè)計(jì)框圖，如圖3.2所示。3.2系統(tǒng)的主界面設(shè)計(jì)框圖SIMULINK仿真MATLAB的工作窗口，如圖3.3圖3.3MATLAB的工作窗口點(diǎn)擊圖3.3中的File子菜單New下面子菜單M-file新建一個(gè)窗口起先編程.如圖所示3.4。圖3.4用MATLAB軟件編程系統(tǒng)的SIMULINK仿真點(diǎn)擊圖3.3?左邊的圖標(biāo)起先進(jìn)入SIMULINK界面。如圖3.5圖3.5SIMULINK仿真界面點(diǎn)擊3.5圖中File下面的白色方框進(jìn)入MATLAB環(huán)境下SIMULINK仿真建摸界面，如圖3.6所示。3.6系統(tǒng)的建摸仿真界面串級PID液位系統(tǒng)仿真模型界面。1）起先建模.我們應(yīng)當(dāng)將傳遞函數(shù)轉(zhuǎn)化MATLAB環(huán)境下SIMULINK的仿真模塊。PID限制器的數(shù)學(xué)模型為：（3-1）式中，e(t)——限制器輸入信號，一般為輸入信號與反饋信號之差；u(t)——限制器輸出信號，一般為賜予受控對象的限制信號；Kp——限制器放大系數(shù)；Ti——限制器積分時(shí)間常數(shù)；Td——限制器微分時(shí)間常數(shù)依據(jù)PID的數(shù)學(xué)模型和圖2.2串級PID限制系統(tǒng)原理圖在圖2.5所示的操作里面找尋相應(yīng)的仿真模塊并建立系統(tǒng)的SIMULINK仿真模塊界面。2）函數(shù)與仿真模塊在SIMULINK仿真模塊中，PID限制器由Step、integral和derivative三個(gè)模塊加一個(gè)SUM模塊組成，串級PID限制器是用一個(gè)PID模塊再加2個(gè)TranserFcn（傳遞函數(shù)）組成來表達(dá)串級PID限制回路。PID與個(gè)TranserFcn組成主回路，然后PID跟TranserFcn1組成系統(tǒng)中的副回路，液位傳感器分別由Scope、Scope1（示波器）導(dǎo)出信號。最終通過ToWorkpack調(diào)入函數(shù)。起先仿真。整個(gè)系統(tǒng)的SIMULINK仿真模塊可以由一下三步驟來完成。第一步，先設(shè)計(jì)一個(gè)PID模型的SIMULINK仿真模塊，如圖3.6所示。圖3.6PID的SIMULINK仿真模塊其中Step為階躍輸入信號，橢圓為相加器，接著為PID的比例、積分、微分三個(gè)模塊，比例干脆由比例系數(shù)模塊代替，而積分（integral）和微分（derivative）模塊分別串級一個(gè)積分、微分系數(shù)，最終由一個(gè)三進(jìn)一出的SUM相加器輸出。組成一個(gè)完整的PID模型的SIMULINK仿真模塊。其次步，設(shè)計(jì)副回路PID的傳感器輸出顯示SIMULINK仿真模塊。如圖3.7所示。圖3.7副回路的SIMULINK仿真模塊這部分主要由Scope、Saturation（非線性的飽和器）、TranserFcn、Clock（為仿真時(shí)間限制器）、Scope1、ToWorkpace組成，構(gòu)建成限制系統(tǒng)的操作界面，它主要通過TranserFcn對副回路的信號的采集。Scope1作用把采集的信號剛好反饋回ToWorkpace。第三步，主要設(shè)計(jì)將主副回路的返回的信號進(jìn)行偏差運(yùn)算的仿真模塊。如圖3.8所示。圖3.8主副回路偏差運(yùn)算的仿真模塊這部分主要由Scope2、TranserFcn1、Clock、ToWorkpack組成。它主要將通過傳感器將輸出PID1.PID2的信號，然后進(jìn)行對比得出偏差，跟系統(tǒng)設(shè)定值比較，達(dá)到液位自動調(diào)整。最終，把三部分組合起來就成為一個(gè)基于MATLAB的串級PID液位系統(tǒng)仿真模型。如圖3.9所示。圖3.9串級PID液位系統(tǒng)仿真模型仿真結(jié)果的運(yùn)行、視察和調(diào)試從c:\MATLABR11\work\pro下調(diào)用pidc*m程序，起先對液位系統(tǒng)仿真模型進(jìn)行仿真，利用閱歷法調(diào)整，得到相應(yīng)的PID參數(shù)分別為Kp=0.45，Ki=0.0045，Kd=5，PID限制的液位串級限制系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線如圖3.10所示。圖3.10PID限制的液位串級限制系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線當(dāng)被限制對象的傳遞函數(shù)將變更為（3-2）限制器的限制參數(shù)保持不變。PID限制的液位串級限制系統(tǒng)階躍響應(yīng)曲線如圖4.9中的曲線2所示。從上述仿真過程可以看出，當(dāng)水箱的模型變更時(shí)，通過閱歷法調(diào)試得出串級PID的各個(gè)參數(shù)，事實(shí)證明基于MATLAB的串級PID限制系統(tǒng)系統(tǒng)由于在結(jié)構(gòu)上多了一個(gè)副回路，所以能使液位值能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)、準(zhǔn)、快地穩(wěn)定在系統(tǒng)所給定的液位值上。并且當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生擾動時(shí)能在限制器的作用下快速復(fù)原到統(tǒng)系原來所要求的液位值。達(dá)到了設(shè)計(jì)的預(yù)期效果。

第四章系統(tǒng)的安裝與調(diào)試4.1PID參數(shù)的整定PID限制器的參數(shù)整定是限制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容。它是依據(jù)被控過程的特性確定PID限制器的比例系數(shù)、積分時(shí)間和微分時(shí)間的大小。PID限制器參數(shù)整定的方法很多，概括起來有兩大類：一是理論計(jì)算整定法。它主要是依據(jù)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，經(jīng)過理論計(jì)算確定限制器參數(shù)。這種方法所得到的計(jì)算數(shù)據(jù)未必可以干脆用，還必需通過工程實(shí)際進(jìn)行調(diào)整和修改。二是工程整定方法，它主要依靠工程閱歷，干脆在限制系統(tǒng)的試驗(yàn)中進(jìn)行，且方法簡潔、易于駕馭，在工程實(shí)際中被廣泛采納。本設(shè)計(jì)采納工程整定方法。PID限制器參數(shù)的工程整定方法，主要有臨界比例法、反應(yīng)曲線法和衰減法。三種方法各有其特點(diǎn)，其共同點(diǎn)都是通過試驗(yàn)，然后依據(jù)工程閱歷公式對限制器參數(shù)進(jìn)行整定。但無論采納哪一種方法所得到的限制器參數(shù)，都須要在實(shí)際運(yùn)行中進(jìn)行最終調(diào)整與完善。現(xiàn)在一般采納的是臨界比例法。臨界比例度法,其最大的優(yōu)點(diǎn)是，參數(shù)的整定不依靠受控對象的數(shù)學(xué)模型，干脆在現(xiàn)場整定、簡潔易行。利用該方法進(jìn)行PID限制器參數(shù)的整定步驟如下：待系統(tǒng)穩(wěn)定后，將調(diào)整器置于純比例P限制。逐步減小調(diào)整器的比例度δ，并且每當(dāng)減小一次比例度δ，待被調(diào)量回復(fù)到平衡狀態(tài)后，再手動給系統(tǒng)施加一個(gè)5%~15%的階躍擾動，視察被調(diào)量變更的動態(tài)過程。若被調(diào)量為衰減的振蕩曲線，則應(yīng)接著減小比例度δ，直到輸出響應(yīng)曲線呈現(xiàn)等幅振蕩為止。假如響應(yīng)曲線出現(xiàn)發(fā)散振蕩，則表示比例度調(diào)整得過小，應(yīng)適當(dāng)增大，使之出現(xiàn)等幅振蕩。當(dāng)被調(diào)量作等幅振蕩時(shí)，此時(shí)的比例度δ就是臨界比例度，用δk表示之，相應(yīng)的振蕩周期就是臨界周期Tk。據(jù)此，按下表所列出的閱歷數(shù)據(jù)確定PID調(diào)整器的三個(gè)參數(shù)δ、Ti和Td。表4.1PID調(diào)整參數(shù)表調(diào)整器參數(shù)調(diào)整器名稱δkTi(S)Td(S)P2δkPI2.2δkTk/1.2PID1.6δk0.5Tk0.125Tk必需指出，表格中給出的參數(shù)值是對調(diào)整器參數(shù)的一個(gè)初略設(shè)計(jì)，因?yàn)樗且罁?jù)大量試驗(yàn)而得出的結(jié)論。若要獲得更滿足的動態(tài)過程，則要在表格給出參數(shù)的基礎(chǔ)上，對δ、Ti（或Td）作適當(dāng)調(diào)整。4.2MATLAB的調(diào)試過程MATLAB的安裝調(diào)試一般從安裝空間要求、輸出途徑、調(diào)試三部分組成。安裝MATLAB5.3的空間要求硬件要求：Intel486,Pentium,PentiumProorPentiumII以上；內(nèi)存24M以上；Windows支持的顯卡。軟件要求：適用在Windows95①Windows95/Windows98/WindowsNT4.0系統(tǒng)下安裝。MATLAB輸出途徑MATLAB的限制途徑是用PC機(jī)操作MATLAB環(huán)境下SIMULINK仿真界面，然后通過PC機(jī)通訊接口COM1和現(xiàn)場液位系統(tǒng)的RS232接口來完成的。MATLAB程序的調(diào)試一般來說，應(yīng)用程序的錯(cuò)誤有兩類，一類是語法錯(cuò)誤，另一類是運(yùn)行是的錯(cuò)誤語法錯(cuò)誤