自动控制课程设计报告：双容水箱系统建模、仿真与控制（81页，原创，课程大作业）

简介：
本报告为自动控制课程的大作业，主要内容涉及双容水箱系统的建模、仿真及控制策略的设计。通过MATLAB/Simulink进行详细分析和实验验证，旨在深入理解复杂系统控制原理及其应用实践。报告共计81页，全部原创内容，涵盖理论与实际操作的结合，适合相关课程学习参考。 《双容水箱系统的建模、仿真与控制》是自动化及自动控制课程设计报告的一部分，通过研究二阶模拟水箱模型的机理建模、辨识建模、电路实际构建以及数据采集通讯等多个方面来理解和应用自动控制原理和现代控制理论。 本项目的核心工作包括： 1. **机理建模**：基于物料平衡方程推导出数学模型，线性化后的结果为 (221122)(1)(1)iHsRQsA RsA Rss+=+。其中各变量代表水箱的物理特性。 2. **辨识建模**：利用测试数据和模式识别工具进行参数估计，并通过阶跃响应确定模型极点，拟合出开环传递函数。 3. **MATLAB与Simulink应用**：使用MATLAB及Simulink构建系统框图并实现PID控制、串联校正环节设计以及状态反馈控制器和观测器的设计。仿真调试用于评估系统的性能指标。 4. **数据采集与通讯技术**：利用NI USB-6009数据采集卡通过OPC协议进行实时的数据收集，并编写MATLAB程序以保证有效通信，确保系统监控的即时性和准确性。 5. **控制策略实现**：设计PID控制器提升阶跃响应性能；优化动态和静态指标时采用串联校正技术。针对纯滞后系统的特殊需求应用先进控制方法并利用状态反馈与观测器进行精确调节。 6. **实际电路验证**：将仿真模型转化为物理实验，通过编程测试所设控制器的有效性，并对结果进行理论分析以深化理解。 整个设计过程使学生掌握了基础的自动控制技术以及如何运用这些知识解决具体问题。他们学会了使用MATLAB和Simulink构建及模拟控制系统、应用PID控制策略、状态反馈等方法，同时熟悉了数据采集与通信的技术手段。此外，该报告还展示了从背景分析到目标设定再到模型建立直至性能评估的完整设计流程，强调工程实践中系统思考的重要性以及问题解决的能力培养。