南京工程學(xué)院_自動(dòng)控制_課設(shè)論文--水箱液位控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及實(shí)物調(diào)試-全文預(yù)覽
【正文】 理論的理解； 2．學(xué)習(xí)和掌握閉環(huán)反饋系統(tǒng)的控制方法。 （ 4） 加比例積分微分控制環(huán)節(jié)（ PID）校正后系統(tǒng)的階躍響應(yīng) 19 圖 22 PID 下的最優(yōu)階躍響應(yīng)曲線 圖 23 PID 環(huán)節(jié)下最優(yōu)階躍響應(yīng)曲線時(shí)的校正環(huán)節(jié)參數(shù) 20 圖 24 PID 校正環(huán)節(jié)的伯德圖和根軌跡圖 從圖中得到：5( 1 0 . 7 7 )( 1 6 . 4 1 0 ) 3 3 . 2 4 3( ) 3 3 . 2 4 3 2 5 . 6 0 0 . 0 0 1 6 4c ssG s sss?? ? ?? ? ? ? ?， 所以， 2 5 .6 0 , 3 6 .2 4 3 , 0 .0 0 1 6 4P i dK K K? ? ?。 圖 17 衰減到誤差為 2％的時(shí)間 由上圖可知，曲線在 時(shí)高度首次降為 ，進(jìn)入 2? ％的誤差帶，無(wú)震蕩的趨于穩(wěn)態(tài)，所以調(diào)節(jié)時(shí)間 st 。 加 PID 校正環(huán)節(jié)后系統(tǒng)的仿真過(guò)程、圖形分析及結(jié)論 （ 1）加比例控制環(huán)節(jié)（ P）校正后系統(tǒng)的階躍響應(yīng) 圖 7 比例控制校正后的階躍響應(yīng)曲線 圖 8 校正環(huán)節(jié)參數(shù) 12 由圖可知，當(dāng)只加入比例環(huán)節(jié)時(shí)，22 .87 5 , 79 9 , 42 , 0p r s pK C t s t s?? ? ? ? ?可以滿足系統(tǒng)的性能指標(biāo)，但比要求小的多，會(huì)有較大的誤差出現(xiàn)。 設(shè)計(jì)后的系統(tǒng)滿足如下性能指標(biāo)： %? 5%, rt , st 。 8 帶入表 的水箱液位系統(tǒng)參數(shù)，求出系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)。 在化工及工業(yè)鍋爐自動(dòng)控制系統(tǒng)中，有許多問(wèn)題最終都?xì)w結(jié)為 “水箱系統(tǒng) ”的液位控制問(wèn)題。因此液面高度是工業(yè)控制過(guò)程中一個(gè)重要 的參數(shù)，特別是在動(dòng)態(tài)的狀態(tài)下，采用適合的方法對(duì)液位進(jìn)行檢測(cè)、控制，能收到很好的效果。 （ 4）系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) 搭建系統(tǒng)上的硬件電路，實(shí)現(xiàn)開(kāi)環(huán)控制，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。 （ 2）總體方案的構(gòu)思 根據(jù)設(shè)計(jì)的要求和條件進(jìn)行認(rèn)真分析與研究，找出關(guān)鍵問(wèn)題。 5．分析單閉環(huán)無(wú)差系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。 2．課程設(shè)計(jì)題目及要求 設(shè)計(jì)題目： 水箱液位控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及實(shí)物調(diào)試 設(shè)計(jì)要求： 1．分析系統(tǒng)的工作原理，進(jìn)行系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)。 Matlab simulation 2 南京工程學(xué)院 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 課 程 名 稱 自動(dòng)控制原理 院（系、部、中心） 電力工程學(xué)院 專 業(yè) 建筑電氣與智能化 班 級(jí) 建筑電氣 111 姓 名 學(xué) 號(hào) 起 止 日 期 ~ 指 導(dǎo) 教 師 朱建忠 李先允 3 1．課程設(shè)計(jì)應(yīng)達(dá)到的目的 加強(qiáng)對(duì)自動(dòng)控制原理這門(mén)課程的認(rèn)識(shí)，初步認(rèn)識(shí)工程設(shè)計(jì)方法。 關(guān)鍵詞： 水箱液位； PID 控制；液位控制； Matlab 仿真 DESIGN AND PHYSICAL WATER LEVEL CONTROL SYSTEM DEBUGGING Abstract： In people39。 PID 控制（比例、積分和微分控制）是目前采用最多的控制方法。因此液面高度是工業(yè)控制過(guò)程中一個(gè)重要的參數(shù)，特別是在動(dòng)態(tài)的狀態(tài)下，采用適合的方法對(duì)液位進(jìn)行檢測(cè)、控制，能收到很好的效果。選用合適的器件設(shè)備、控制方案和算法，是為了能最大限度地滿足系統(tǒng)對(duì)諸如控制精度、調(diào)節(jié)時(shí)間和超調(diào)量等控制品質(zhì)的要求。 level control。 學(xué)會(huì)對(duì)仿真結(jié)果進(jìn) 行分析，計(jì)算，并應(yīng)用到實(shí)踐設(shè)計(jì)中去。 4．測(cè)出各環(huán)節(jié)的放大倍數(shù)及其時(shí)間常數(shù)。 4 3．課程設(shè)計(jì)任務(wù)及工作量的要求〔包括課程設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)、圖紙、實(shí)物樣品等要求〕 課程設(shè)計(jì)任務(wù) （ 1）復(fù)習(xí)有關(guān)教材、到圖書(shū)館查找有關(guān)資料，了解水箱液位控制系統(tǒng)的工作原理。 （ 3）總體方案的確定 可從頻域法、跟軌 跡法分析系統(tǒng)，并確定采用何種控制策略，調(diào)整控制參數(shù)。 教研室審查意見(jiàn)： 教研室主任簽字： 年 月 日 院（系、部、中心）意見(jiàn)： 主管領(lǐng)導(dǎo)簽字： 年 月 日 6 在人們生活以及工業(yè)生產(chǎn)等諸多領(lǐng)域經(jīng)常涉及到液位和流量的控制問(wèn)題，例如居民生活用水的供應(yīng)，飲料、食品加工，溶液過(guò)濾，化工生產(chǎn)等多種行業(yè)的生產(chǎn)加工過(guò)程，通常需要使用蓄液池，蓄液池中的液位需要維持合適的高度，既不能太滿溢出造成浪費(fèi)，也不能過(guò)少而無(wú)法滿足需求。 硬件調(diào)試的目的是為了實(shí)現(xiàn)理論和實(shí)踐的結(jié)合，將仿真得到的心得體會(huì)在硬件平臺(tái)上加以驗(yàn)證，以便得到更加形象具體的認(rèn)識(shí)。 軟件仿真部分設(shè)計(jì)要求 參考文獻(xiàn) [1]完成對(duì)電機(jī)的數(shù)學(xué)建模，拉普拉斯變換后得到系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。 運(yùn)用《自動(dòng)控制原理》知識(shí)分析系統(tǒng)的性能特征，從階躍響應(yīng)性能指標(biāo)，頻域特性等角度分析系統(tǒng)校正前和校正后的性能。 符號(hào)說(shuō)明： Q1— 水箱流入量 Q2— 水箱流出量 A— 水箱截面積 U— 進(jìn)水閥開(kāi)度 H— 水箱液位高度 0h — 水箱初始液位高度 1K — 閥體流量比例系數(shù) 假設(shè) f 不變，系統(tǒng)初始狀態(tài)為穩(wěn) 態(tài)： , , m K A m? ? ? 則： 9 12112101201211120=2la pla c e( ) ( ) ( ) (
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