目前癌症治疗主要有手术切除、放射治疗和化学药物治疗三种方式。据有关数据表明,超过60%的患者采用过放射治疗的方法,各类医院也都引入了大量以直线加速器为主的各种放射医疗设备。如何能够安全的运用这些放射医疗设备,使其能够精准的作用于身体内癌组织处并且不对身体内正常的组织器官造成过大损害,这是医院医生和癌症患者共同关注的问题。利用三维水箱可以快速对水中的射线剂量进行扫描采集,测量出射线的分布情况,为直线加速器的维护、校准提供安全保障。目前,国内相关机构对三维水箱的研究还非常欠缺,因此,开展对三维水箱的设计研究具有重要意义,本课题主要针对三维水箱的控制系统进行了设计研究。首先,根据三维水箱的工作原理,介绍了三维水箱的机械结构设计,主要包括三维水箱的扫描运动机构、调平机构和升降机构。其次,对三维水箱控制系统进行了硬件设计,包括控制系统硬件的总体设计、控制系统主要元器件的详细选型以及电气原理图的设计。再次,对三维水箱控制系统进行了软件设计,包括上位机的软件设计和下位机的软件设计,其中在上位机中采用VB6.0编程语言开发了一款数据采集与分析软件,通过在软件上进行参数设置,就可以以不同的扫描路径自动进行数据的采集,下位机编写了可编程控制器（PLC）的全部控制程序,同时,还设计了触摸屏人机界面。最后,由于自动调平控制是一个非线性的控制系统,常规PID难以实现良好的控制性能,因此引入了智能控制算法,提出了模糊PID控制的方案,并根据该方案设计了模糊PID控制器。之后在Matlab软件中建立了三维水箱自动调平控制系统模型,并对仿真曲线进行了详细分析,同时,搭建了自动调平实验装置,经过现场调试,验证了本文所设计的模糊PID三维水箱调平控制方案的可行性。本文在分析了三维水箱机械结构的基础上重点对三维水箱控制系统进行了研究,并且针对三维水箱摆位过程中的水箱调平问题,提出了一种基于模糊PID算法的三维水箱自动调平控制方案。计算机仿真和现场实验表明,将模糊PID算法用于自动调平系统中会使该系统具有响应迅速、超调量小、调节时间短等优点。