過(guò)程控制課程設(shè)計(jì)—三容水箱液位控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)-文庫(kù)吧
2024-12-29 19:07 本頁(yè)面
【正文】 系列智能型電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，輸入信號(hào)：，輸出行程：，環(huán)境溫度：,=，線性閥阻R=。2 建立模型 被控量的選擇是控制系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)中必須首先解決的重要內(nèi)容，他的選擇對(duì)穩(wěn)定生產(chǎn)，提高產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量，節(jié)料節(jié)能，改善勞動(dòng)條件，以及保護(hù)環(huán)境都有決定性的意義。而被控量的選擇要求設(shè)計(jì)人員必須根據(jù)工藝操作的要求，找出那些對(duì)產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量、安全生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、環(huán)境保護(hù)等具有決定性作用，能很好地反映工藝生產(chǎn)狀態(tài)變化的參數(shù)。在植物蛋白飲料的生產(chǎn)過(guò)程中，控制要求就是使產(chǎn)品達(dá)到一定的濃度，充分發(fā)揮產(chǎn)品的營(yíng)養(yǎng)作用。因而在物料罐內(nèi)均質(zhì)后的物料濃度最能反映生產(chǎn)過(guò)程的要求，把它作為被控量最好。但是由于，目前對(duì)于成分的檢測(cè)還存在不少問(wèn)題，例如，介質(zhì)本身的物理、化學(xué)性質(zhì)及使用條件的限制，使準(zhǔn)確檢測(cè)還有困難，取樣周期也長(zhǎng)，這樣往往滿足不了自動(dòng)控制的要求，故本次設(shè)計(jì)采用物料罐內(nèi)物料的液位這個(gè)間接參數(shù)作為被控量。由于本次設(shè)計(jì)選用物料罐內(nèi)物料液位作為被控量，故在整個(gè)液位控制系統(tǒng)中最適合作為操縱量的便是物料的流速。它可以直接對(duì)均質(zhì)物料罐內(nèi)物料的液位進(jìn)行控制，同時(shí)由于兩兩相連的物料罐之間的管道長(zhǎng)度有限，對(duì)生產(chǎn)的延時(shí)影響忽略不計(jì)。故本次設(shè)計(jì)選用物料的流量作為操縱量。圖4所示的就是單容水箱的結(jié)構(gòu)圖，圖中不斷有液體流入水箱，同時(shí)也有液體不斷由水箱流出。被控參數(shù)為水箱水位h1，流入量Qin由改變閥V1的開(kāi)度u加以控制流出量Q1則由用戶根據(jù)需要改變閥2開(kāi)度來(lái)改變。圖4 單容水箱結(jié)構(gòu)圖先分析控制閥開(kāi)度u與液位h1的數(shù)學(xué)關(guān)系。設(shè)初始時(shí)刻t=0時(shí)，單容水箱系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，即有： （21） （22）t=0時(shí)刻控制閥開(kāi)度階躍增大，流入量Qin階躍增大即 （23）這就使 ，液位h1開(kāi)始上升。隨著h1上升，閥V2兩側(cè)差壓變大，流出量也增大，這樣在不斷的調(diào)節(jié)下，當(dāng)時(shí)，液位重新穩(wěn)定在一個(gè)全新高度。在時(shí)間內(nèi)，液體體積變化量為，由守恒定律可得： （24）化簡(jiǎn)為： （25）再改寫(xiě)為增量形式： （26）液位h1變化時(shí)，設(shè)流出單容水箱的夜體的質(zhì)量為m，流出單容水箱的液體流速為v，則有 （27）可得流出單容水箱的液體流速為： （28）則流出口的液體流速為：或 （29）其中 ，A1為水箱的底面積這是一個(gè)非線性關(guān)系，在小偏差條件下可線性化為： （210）其中 是流出閥門(mén)V2的流阻。將 ， 代入式 可得 （211）取拉普拉斯變換得到單容水箱控制通道的傳遞函數(shù)，即 （212）其中， 圖5 單容水箱液位控制框圖雙容水箱機(jī)構(gòu)圖如圖6所示，兩只串聯(lián)工作的水箱的流入量Qin由控制閥V1的開(kāi)度u加以控制，流出量Q2由用戶根據(jù)需求改變控制閥3的開(kāi)
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