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过程控制是一门实践性和应用性很强的学科,广泛应用于工业控制领域。在过程控制理论与应用的教学过程中,仿真实验是极其重要的环节,通过仿真实验可以更好地掌握和理解相关的理论知识和实践方法。为此,本文对控制理论与仿真实验室的FESTO紧凑式过程控制教学实验装置进行了升级和改造,最终开发出一种可用于智能PID控制策略研究和验证的过程控制仿真平台。 论文首先简要分析了半实物仿真技术及水箱液位控制系统的研究现状,并在此基础上提出了FESTO过程控制仿真平台的硬件改造方案及虚拟控制器数据交互方案。其次,重点分析和研究了模糊控制策略与PID控制策略、神经网络控制策略与PID控制策略的组合方式及改进方法,并在MATLAB中对PID控制系统、模糊控制系统、模糊自适应PID控制系统、单神经元自适应PID控制系统及基于BP神经网络整定的PID控制系统进行了离线仿真和性能对比。最后,本文提出了虚拟控制器及人机界面的设计方法,并在FESTO仿真平台对虚拟控制器进行了现场调试和验证。与此同时,本文利用组态王ForInternet功能建立了数据服务器与Web服务器的网络连接,从而实现监控画面和实时数据的Web发布,使得IE客户端可以远程访问仿真平台的运行状态。 调试结果表明,本文提出的设计方案切实可行、行之有效。仿真平台不仅能用于过程控制的实验教学,还可用于各种先进复杂控制策略的研究和验证。