自動(dòng)控制課程設(shè)計(jì)-—三容水箱液位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(已修改)
2025-06-23 03:54 本頁(yè)面
【正文】 自動(dòng)控制課程設(shè)計(jì) —— 三容水箱液位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 指導(dǎo)老師 李 斌 專 業(yè) 電氣工程與自動(dòng)化 姓 名 周 歡 學(xué) 號(hào) 631224060332 2021 年 12 月 目錄 1 問題描述 1 2 建立模型 2 被控量的選擇 2 操控量的選擇 2 模型的選擇 3 單容水箱數(shù)學(xué)模型 3 雙容水箱的數(shù)學(xué)模型 5 三容水箱的數(shù)學(xué)模型 6 3 算法描述 7 算法選擇 7 控制器設(shè)計(jì) 7 PID 調(diào)節(jié)器 7 PID 調(diào)節(jié)器參數(shù)初值 9 PI 調(diào)節(jié)器 9 PID 調(diào)節(jié)器 13 串級(jí)反饋調(diào)節(jié) 13 4 參考文獻(xiàn) 19 三容水箱液位控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 1 1 問題描述 本次設(shè)計(jì)以軟飲料中的植物蛋白飲料的生產(chǎn)為背景進(jìn)行設(shè)計(jì)。 植物蛋白飲料的生產(chǎn)工藝流程圖如圖 1 所示。生產(chǎn)過程大致為：原料選取 ?浸泡 ? 磨漿 ? 過濾 ? 調(diào)配 ? 一次均質(zhì) ? 二次均質(zhì) ? 封裝 ? 殺菌 ? 成品。其中過濾、調(diào)配、均質(zhì)均可以在物料罐中進(jìn)行。其中過濾，調(diào)配，均質(zhì)等均可在物料罐中進(jìn)行。在過濾環(huán)節(jié)將 植物如大豆浸泡去皮后加入適量水研磨成漿體， 經(jīng)離心過濾機(jī)過濾分離，除去殘余的 豆渣和 雜質(zhì) 等 。調(diào)配環(huán)節(jié)將 過濾后的漿體先加水稀釋，然后按比例加配料。均質(zhì)環(huán)節(jié)將調(diào)配后的漿體 經(jīng)均質(zhì)機(jī)均質(zhì)， 使 漿體 進(jìn)一步破碎， 更加細(xì)膩。在生產(chǎn)過程中，可以將這三個(gè)環(huán)節(jié)看為一個(gè)三容水箱模型來進(jìn)行相應(yīng)的控制。 浸泡磨漿200目過濾調(diào)配一次均質(zhì) ( 2 0 MPa )緩沖罐灌裝、封鋁膜二次均質(zhì) ( 3 8 MPa )殺菌高位罐化糖罐穩(wěn)定劑白砂糖 圖 1 植物蛋白飲料生產(chǎn)流程圖 現(xiàn)代生產(chǎn)過程中將檢測(cè)技術(shù)，自動(dòng)控制理論，通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合在一起組成一套完整的過程控制系統(tǒng)，三容水箱模型簡(jiǎn)化圖如圖 2 所示。 圖 2 三容水箱模型圖 物料從上級(jí)進(jìn)料口進(jìn)入過濾罐； 三個(gè)物料罐從上至下分別為過濾罐，調(diào)配罐和均質(zhì)罐，三個(gè)罐大小相同，底面積均為 5 2m ，高均為 6m ； 罐的出口均在罐體側(cè)面底部且出料口直徑均為 mm100 ； 進(jìn)料口的壓強(qiáng)為定值，即只要控制 V1 的開度即可控制流進(jìn)三容箱系統(tǒng)的物料量，有如下關(guān)系： u??KQin ；其中 inQ 為進(jìn)料口流入的物料量， K 為比例 進(jìn)料口V 1V 2V 3V 4過濾罐調(diào)配罐均質(zhì)罐泵出料口F 1F 2F 2三容水箱液位控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 2 系數(shù)， u 為閥門的開度。 現(xiàn)要設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)控制物料罐 F3 內(nèi)液位高度保持與設(shè)定值一致，對(duì)物料灌F1 和物料灌 F2 中的液位高度無特殊要求，可將泵保持為全開狀態(tài)?？刂葡到y(tǒng)參數(shù)如下： （ 1） 三個(gè)水箱的截面積： 2321 5mAAA ??? ； （ 2） 三個(gè)水箱的最大深度： mhhh 6m a x3m a x2m a x1 ??? ； （ 3） 三個(gè)水箱的初始液位： mhhh 2321 ??? ； （ 4） 三個(gè)水箱從高到低依次安置，上一級(jí)出水口在下一級(jí)進(jìn)水口上方 （ 5） 所有管道直徑： mmd 100? ，管道長(zhǎng)度對(duì)控制的延時(shí)影響忽略不計(jì)； （ 6） 液位變送器采用 BTYG 系列光纖液位變送器 ， 測(cè)量范圍
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