importmatplotlib.pyplot as pltimportnumpy as npimporttimeimportthreadingimporttkinter
method=1 #method為1時自動控制，為其他值時手動控制
sp=10 #設定值
t1=10 #第乙個水箱的引數
t2=20 #第二個水箱的引數
k1=1.5 #第乙個水箱的引數
k2=1.2 #第二個水箱的引數
deltat=0.05 #**的步距
showt=0.5 #顯示的步距
#pid控制引數
kp=2ki=0.05kd=0#輸出限幅
umax=20umin=0#初始化
y1=0 #第乙個水箱的初始水位
y2=0 #第二個水箱的初始水位
t=0 #執行的時間
i=0u=1 #第乙個水箱的進水量
#三個顯示視窗的設定
p1=plt.subplot(3,1,1)
p1.set_title('inflow u')
p2=plt.subplot(3,1,2)
p2.set_title('water level y1')
p3=plt.subplot(3,1,3)
p3.set_title('water level y2')
plt.plot(0,0)defloop():globaly1,y2,t,i,u,sp
y1=[y1]
y2=[y2]
t=[t]
u=[u]
xi=0
e0=0whiletrue:
i=i+1t=t+deltat#輸出限幅
if u
u=uminif u>umax:
u=umax#控制物件**
y1=(k1*u-y1)/t1*deltat+y1
y2=(k2*y1-y2)/t2*deltat+y2
t+=[t]
y1+=[y1] #記錄下第乙個水箱的歷史水位
y2+=[y2] #記錄下第二個水箱的歷史水位
u+=[u] #記錄下歷史輸入
if showt/deltat<=i :
i=0if method==1:#pid控制演算法
e=sp-y2
xp=kp*e
xi=xi+ki*e
xd=(e-e0)*kd/showt
e0=e
u=xp+xi+xd#抗積分飽和
if xp+xi>umax:
xi=umax-xpif xp+xi
xi=umin-xp
p1.plot(t,u)
p2.plot(t,y1)
p3.plot(t,y2)
p3.set_xlabel('y2=%.2f' %y2)
plt.draw()
time.sleep(showt)defgui():globalentrysp,entryu
root=tkinter.tk()
framesp=tkinter.frame(root)
frameu=tkinter.frame(root)
frameam=tkinter.frame(root)
labelsp=tkinter.label(framesp,text='設定值')
labelu=tkinter.label(frameu,text='輸入u')
entrysp=tkinter.entry(framesp)
entryu=tkinter.entry(frameu)
buttonsp=tkinter.button(framesp,text='更改',command=gui_sp)
buttonu=tkinter.button(frameu,text='更改',command=gui_u)
buttonm2a=tkinter.button(frameam,text='自動控制',command=gui_m2a)
buttona2m=tkinter.button(frameam,text='手動控制',command=gui_a2m)
framesp.pack()
frameu.pack()
frameam.pack()
labelsp.pack(side='left')
entrysp.pack(side='left')
buttonsp.pack(side='left')
labelu.pack(side='left')
entryu.pack(side='left')
buttonu.pack(side='left')
buttonm2a.pack(side='left')
buttona2m.pack(side='left')
root.mainloop()defgui_sp():globalsp
strsp=entrysp.get()
sp=float(strsp)defgui_u():globalu
stru=entryu.get()
u=float(stru)defgui_m2a():globalmethod
method=1
defgui_a2m():globalmethod
method=0
threading.thread(target=loop,args=()).start()
threading.thread(target=gui,args=()).start()
plt.show()
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