多容水箱液位系统的过程控制技术被广泛应用于石油化工、污水处理、饮料加工等多个领域。本文以加拿大Quanser公司所生产的双容水箱实验设备作为研究对象,研究存在液漏情况下的液漏检测及液位控制的方法。首先,根据机理建立了双容水箱系统数学模型,针对流量系数提出了一种改进的粒子群优化算法,其中的惯性权重按迭代次数的非线性递减规律变化,从而来提高优化的收敛速度和精度。基于双容水箱数学模型,提出了一种基于扩张状态观测器的水箱底部液漏检测方法。首先将液漏量作为系统的一个扩张状态,推导了扩张状态观测器（即液漏观测器）的表达式,然后讨论了观测器中相关参数对观测性能的影响,最后,将实时的液漏检测值施加到PID控制律中作为前馈补偿量以提高系统控制性能。实验结果表明:所设计的扩张状态观测器能够及时准确地检测出水箱底部的液漏量,进行液漏补偿后的闭环系统在液漏发生时也能保证液位稳定,液位波动较小,干扰抑制能力有显著提高。其次,为了提高双容水箱系统的性能,利用输入—输出反馈线性化原理,根据双容水箱数学模型,对其各输出分量进行求导直到表达式中出现控制系统输入变量,选择合适的输入得到一个新的二阶线性系统系统。然后根据线性系统设计最优控制律,并通过线性二次型调节器方法选取合适的参数,最后实现双容水箱系统的闭环指数稳定。最后,基于PLC控制器对双容水箱液漏检测及补偿方法进行工程实现,首先利用Win CC绘制双容水箱上位机监控界面;然后在Step7软件中编写模拟量输入、模拟量输出、PID控制程序;最后在Win CC的C脚本下实现液漏计算程序。完成了水箱液位系统的实时控制,对有、无液漏补偿的系统输出曲线进行了对比,实验结果表明了液漏观测器有效性,对实际工程应用具有一定指导意义。