在工业过程控制领域,双容液位系统具有强非线性和模型不确定性,存在外部扰动和参数摄动的影响,因此,为实现工业过程中双容液位系统的快速、稳定和精确控制,分别从系统模型和无模型的角度设计了完全不同的控制器,并通过协调控制策略实现了两类控制器之间的协同优化控制。论文研究内容如下:1.设计了一种基于扰动观测器的自适应滑模控制方法。对于存在外界干扰的双容液位系统,采用自适应滑模趋近律,以提高系统动态性能和控制精度,并减小抖振,通过非线性扰动观测器来估计系统受到的外界干扰。实验结果表明,所设计控制方法与传统控制方法相比,控制精度更高且抗干扰能力更强。2.针对实际工业过程中具有强非线性且难以建立精确数学模型的双容液位系统,设计了一种PID与无模型自适应滑模的协调控制策略。PID控制器在系统动态初始阶段起主要控制作用,迅速获得系统I/O数据的同时保证了其响应速度;在系统稳态阶段,MIMO无模型自适应离散终端滑模控制器起主要控制作用,提高了系统控制精度,控制器的设计仅依赖于系统I/O数据和紧格式动态线性化技术;通过协调控制策略实现了PID与无模型自适应滑模之间的优化控制,与系统数学模型无关,且不需要特别地对无模型控制方法中的伪偏导数赋予初值。仿真实验结果验证了所设计控制策略的有效性。3.设计了一种反步与带有观测器无模型自适应的双容液位系统协调控制方案,并考虑了系统广义扰动。首先,根据系统数学模型推导了积分反步控制器;其次,在设计了无模型自适应滑模控制器后,引入离散扩张状态观测器用于估计系统所受广义扰动,带有观测器无模型自适应控制与液位系统数学模型无关,仅取决于系统I/O测量数据;采用基于误差高斯函数的协调控制方案,在系统初始动态阶段,通过反步控制保证了液位系统可以立即启动运转并获得大量的I/O测量数据,不需再对伪偏导数初值进行研究选取。仿真实验结果表明,采用反步与带有观测器无模型自适应的协调控制方案时,系统具有较好的稳态和动态性能,且鲁棒性强。论文在研究了基于系统模型的控制方法和基于系统I/O数据的无模型自适应控制方法的基础上,设计了基于模型的控制方法与无模型自适应控制方法的双容液位系统协调控制方案。该方案不仅实现了液位系统的精确控制和扰动抑制,获得了较好的动态和稳态性能,而且充分利用了系统I/O测量数据,通过基于模型的控制方法简化了无模型自适应控制中需要赋予精确初值的环节。