【正文】 后環(huán)節(jié)的被控對(duì)象，比例積分控制能改善系統(tǒng)在調(diào)節(jié)過(guò)程中的動(dòng)態(tài)特性。自動(dòng)控制系統(tǒng)在克服誤差的調(diào)節(jié)過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)振蕩甚至失穩(wěn)。 這樣，即便誤差很小，積分項(xiàng)也會(huì)隨著時(shí)間的增加而加大，它推動(dòng)控制器的輸出增大使穩(wěn)態(tài)誤差進(jìn)一步減小，直到等于零。但當(dāng)僅有比 例控制時(shí)系統(tǒng)輸出存在穩(wěn)態(tài)誤差 （ 2）積分控制（ I）：在積分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號(hào)的積分成正比關(guān)系。 PID 控制器問(wèn)世至今已有近 70 年歷史，它以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調(diào)整方便而成為工業(yè)控制的主要技術(shù)之一。 PID 控制原理 目前，隨著控制理論的發(fā)展和計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用， PID 控制技術(shù)日趨成熟。 圖 下水箱模型計(jì)算曲線 階躍響應(yīng)擾動(dòng)值為 10,靜態(tài)放大系數(shù)為階躍響應(yīng)曲線的穩(wěn)態(tài)值 )(?y 與階躍擾動(dòng)值0x 之比 0)(0 xyk ?? ，所以下水箱傳遞函數(shù)為 ?? SSG ）（ 。)。而斜率 K為 P(t)在 t=0 的導(dǎo)數(shù) P39。 在 MATLAB 中繪出曲線如下： 圖 上水箱擬合曲線 注：圖中曲線為擬合曲線，圓點(diǎn)為原數(shù)據(jù)點(diǎn)。 兩組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中將階躍響應(yīng)初始點(diǎn)的值作為 Y 軸坐標(biāo)零點(diǎn)，后面的數(shù)據(jù)依次減去初始值處理，作為 Y軸上的各階躍響應(yīng)數(shù)據(jù)點(diǎn)；將對(duì)應(yīng) Y 軸上階躍響應(yīng)數(shù)據(jù)點(diǎn)的采集時(shí)間作為曲線上各 X 點(diǎn)的值。改變調(diào)節(jié)閥開度至 OP2=50,即對(duì)上水箱輸入階躍信號(hào) ,使其液位離開原平衡狀態(tài)。 圖 水箱模型測(cè)定原理圖 1．上水箱階躍響應(yīng)參數(shù)測(cè)定： 按 圖連接實(shí)驗(yàn)線路 ,手動(dòng)操作調(diào)節(jié)器 ,控制調(diào)節(jié)閥開度 ,使初始開度 OP1=50,等到水箱的液位處于平衡位置時(shí)。 R2:閥 2 的阻力 A:水箱截面積 T:液位過(guò)程的時(shí)間常數(shù) (T=R2C) K:液位過(guò)程的放大系數(shù) (K=R2) C:液位過(guò)程容量系數(shù) 在本設(shè)計(jì)中將通過(guò)實(shí)驗(yàn)建模的方法，分別測(cè)定被控對(duì)象上水箱和下水箱在輸入階躍信號(hào)后的液位響應(yīng)曲線和相關(guān)參數(shù)。液位 h 的變化反映了 Q1和 Q2不等而導(dǎo)致水箱蓄水或?yàn)a水的過(guò)程。下水箱尺寸為： d=35cm,h=20cm，每個(gè)水箱分為三個(gè)槽：緩沖槽、工作槽、出水槽。 在液位串級(jí)控制系統(tǒng)中，我們所關(guān)心的是如何控制好水箱的 液位。它用結(jié)構(gòu)框圖代替程序智能化地建立和運(yùn)行仿真，適應(yīng)線性、非線性系統(tǒng)；連續(xù)、離散及混合系統(tǒng)；單任務(wù)，多任務(wù)離散事件系統(tǒng)。 (5)MATLAB 應(yīng)用程序接口 (API) 這是 MATLAB 為用戶提供的一個(gè)函數(shù)庫(kù)，使得用戶能夠在 MATLAB 環(huán)境中使用 c 程序或 FORTRAN 程序，包括從 MATLAB 中調(diào)用于程 序 (動(dòng)態(tài)鏈接 )，讀寫 MAT 文件的功能。利用它既可以進(jìn)行小規(guī)模編程，完成算法設(shè)計(jì)和算法實(shí)驗(yàn)的基本任務(wù)，也可以進(jìn)行大規(guī)模編程，開發(fā)復(fù)雜的應(yīng)用程序。新的版本集中了日常數(shù)學(xué)處理中的各種功能，包括高效的數(shù)值計(jì)算、矩陣運(yùn)算、信號(hào)處理和圖形生成等功能。雖然是采用傳統(tǒng)的串級(jí) PID 控制的方法，但是將利用 數(shù)據(jù)采集模塊和計(jì)算機(jī)控制來(lái)實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的組建，努力使系統(tǒng)具有良好的靜態(tài)性能，改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。通過(guò)液位的檢測(cè)與控制，了解容器中的原料﹑半成品或成品的數(shù)量，以便調(diào)節(jié)容器內(nèi)的輸入輸出物料的平衡，保證生產(chǎn)過(guò)程中各環(huán)節(jié)的物料搭配得當(dāng)。 然后，設(shè)計(jì)并組建儀表過(guò)程控制系統(tǒng)，通過(guò)智能調(diào)節(jié)儀表實(shí)現(xiàn)對(duì)液位的串級(jí) PID 控制。 教師填寫部分 論文（設(shè)計(jì)） 進(jìn)度情況： 提前完成 正常進(jìn)行 延期滯后（請(qǐng)寫出原因） 工作態(tài)度情況（學(xué)生對(duì)畢業(yè)論文 （設(shè)計(jì)） 的認(rèn)真程度、 完成指導(dǎo)教師布置任務(wù)情況 ）： 認(rèn)真 較認(rèn)真 一般 不認(rèn)真 中期 質(zhì)量評(píng)價(jià)（學(xué)生已完成 部分 的工作質(zhì)量情況）： 好 中 差 存在的問(wèn)題與建議： 指導(dǎo)教師（簽名）： 年 月 日 6 系 畢業(yè)論文 （設(shè)計(jì)） 工作領(lǐng)導(dǎo)小組意見 （如被查學(xué)生為差的，請(qǐng)系畢業(yè)論文〈設(shè)計(jì)〉領(lǐng)導(dǎo)小組寫出處理意見） ： 領(lǐng)導(dǎo)小組組長(zhǎng)（簽名）： 年 月 日 基于 MTLAB液位控制系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì) 摘 要 ： 本論文的目的是設(shè)計(jì)雙容水箱液位串級(jí)控制系統(tǒng)。 四、論文結(jié)構(gòu)： 一． 概述 液位串級(jí)控制系統(tǒng)介紹 MATLAB 軟件介紹 二 ．被控對(duì)象建模 水箱模型分析 階躍響應(yīng)曲線法建立模型 三． 系統(tǒng)控制方案設(shè)計(jì)與仿真 PID 控制原理 系統(tǒng)控制方案設(shè)計(jì) 控制系統(tǒng)仿真 四． 結(jié)論 五． 參考文獻(xiàn) 5 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）工作中期檢查 表 系別： 班級(jí) ： 學(xué)生 姓名 學(xué)號(hào) 指導(dǎo) 教師 職稱 論文（設(shè)計(jì)）題目 基于 MTLAB 液位控制系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì) 選題是否有變化 否 如有，請(qǐng) 填寫原因 是否一人一題 否 是否 進(jìn)行了選題背景、及寫作提綱 是 是否進(jìn)行了文獻(xiàn)調(diào)研 是 本論文 擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題 選擇參數(shù)這個(gè)是個(gè)讓我頭疼的問(wèn)題。在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化中，常常需要對(duì)某些設(shè)備和容器的液位進(jìn)行測(cè)量和控制。水箱液位控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)用非常長(zhǎng)廣泛 ，可以把一個(gè)復(fù)雜的液位控制系統(tǒng)簡(jiǎn)化成一個(gè)水箱液位控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)， 所以就選擇了該題目的設(shè)計(jì)。因此，需要設(shè)計(jì)合適的控制器自動(dòng)調(diào)整蓄液池的進(jìn)出流量，使得蓄液池內(nèi)液位保持正常水平，以保證產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效益。對(duì)本研 究提供過(guò)幫助和做出過(guò)貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過(guò)的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過(guò)的材料。蓄液池中的液位需要維持合適的高度，太滿容易溢出造成浪費(fèi)，過(guò)少則無(wú)法滿足需求。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，能收到很好的生產(chǎn)效果。 畢業(yè)論文進(jìn)度安排： 20xx 年 9 月 20 日 選論文題目《基于 MTLAB 液位控制系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)》 20xx 年 12 月 25日 寫出畢業(yè)論文的提綱 20xx 年 3 月 5 日 完成論文的初稿 20xx 年 5 月 5 日 完成畢業(yè)論文 4 指導(dǎo)教師意見： 指 導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 寫作 提綱 一、論文題目 基于 MTLAB 液位控制系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì) 二、論題觀點(diǎn)來(lái)源： 在工業(yè)實(shí)際生產(chǎn)中，