1.2 国内外的研究现状    3
1.2.1 国外研究现状    3
2 液位控制系统设计    5
2.1 系统总体结构    5
2.2 被控对象的数学模型的建立    6
2.2.1  建立过程数学模型的方法    6
2.2.2 数据拟合与水箱传递函数求取    6
3. MATLAB的GUI界面设计    9
3.1 面相对象的程序设计方法    9
3.2 GUIDE 界面基本操作    11
3.3 GUI 的 M 文件组成    11
3.4 GUI 的跨平台兼容性设计    13
3.5 GUI 内部 M 文件中数据的传递    13
3.5.1 回调函数之间的数据传递    13
3.5.2 GUI 界面之间的数据传递    14
3.6 GUI 文件的编译    15
4.系统软件的模块功能设计    15
4.1 通信模块    16
4.2控制算法模块    17
4.3 数据库模块    17
4.4 历史曲线模块    17
4.5 实时曲线模块    18
4.6监控界面    18
4.6.1液位曲线显示和参数控制面板的制作    18
5.控制算法设计及实验结果    19
5.1 采样周期选取    20
5.2常规 PID 控制器    20
5.2.1 常规 PID 的控制算法    20
5.2.2 常规 PID 参数的整定    20
5.2.3 常规 PID 控制器控制效果    21
6. 总结及展望    22
6.1 总结    22
6.2 展望    23
参考文献    24
1.绪论
1.1 课题研究的背景和目的
MATLAB作为一种控制系统仿真软件，以其强大的数据处理功能而得到了广泛的应用，文献[1]采用预测控制算法实现了对锅炉粉尘系统的仿真优化。但是在实时控制方面，往往通过MATLAB仿真得出的控制策略不一定满足系统要求，还需把控制策略用于实际系统，测试控制效果。如果达不到好的效果，则需修改控制策略或控制参数，甚至修改系统模型，再仿真运行。这样反复“凑试”，使系统设计的周期过长，不能满足产品快速开发的目的，而且易使研究经费耗费过多，研究效率低。
研究人员希望能在算法设计的初期，将MATLAB的控制算法运用在一个与硬件连接的实时平台上。这样便于观察所设计的控制算法的性能，对不理想的控制算法进行反复设计与实验，从而找到更为理想的控制方案。
为此MATLAB提供了一个用于实时系统仿真和产品快速原型化的实时开发环境——RTW（Real-Time Workshop，实时工作间），它从系统设计到硬件的测试，为用户缩短了开发周期，降低了成本。RTW可以将模型自动转化为代码，运行动态系统模型。RTW是Simulink中一个重要补充模块，它借助于Simulink强大的系统建模、仿真和图形化工具包，方便用户快速的建立动态模型，只需用鼠标进行简单的拖放和模块的连接，就能建立非常复杂的仿真模型。而且利用MATLAB的RTW能直接将所建立的模型生成优化的、可移植的代码，并自动生成不同环境下的不同程序，此功能使得设计人员将主要精力集中在系统设计上。文献[2]是在MATLAB RTW下构建实时控制平台，并将Simulink生成的仿真模型不编译成C语言，下载进实时内核中，实现对液位系统的有效控制。
其不足之处，RTW提供的驱动程序目前只支持一些国际知名厂商的部分设备，这些设备一般价格比较高，选择余地小，不支持实验室的大部分国产设备，即使对于所支持的设备，也不一定满足全部功能要求。为了解决RTW与数据采集卡的通信问题，文献[3]在RTW环境下，采用C MEX S函数编写数据采集卡的驱动程序，并详细叙述了设备驱动模块的生成和调用方式，完成了对PCI-16MFP设备驱动模块的开发，并在锅炉控制系统中取得了很好的控制效果。文献[4]在MATLAB环境下应用NI数据采集卡实现实时数据采集，通过与动态链接库的连接，在C-MEX文件中调用NI数据采集卡的驱动函数，并通过数据采集卡获取数据。 基于MATLAB GUI的三容水箱液位控制系统设计(2):http://www.751com.cn/zidonghua/lunwen_11670.html