過程控制課程設(shè)計(jì)—三容水箱液位控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)(存儲(chǔ)版)
【正文】 s、3000s、3500s左右。但是，在本次設(shè)計(jì)中，三個(gè)水箱（三個(gè)一階慣性環(huán)節(jié)）依次串聯(lián)，構(gòu)成三階系統(tǒng)，如果僅使用P調(diào)節(jié)，存在動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度慢、有穩(wěn)態(tài)誤差，因而不滿足題設(shè)中對(duì)進(jìn)行精確控制的要求。圖6 雙容水箱結(jié)構(gòu)圖參考單容水箱的數(shù)學(xué)模型，根據(jù)守恒定律可列出下列方程： （213） （214） （215） （216）其中，為兩個(gè)水箱的截面積,、為流阻，都以平衡狀態(tài)為起始點(diǎn)計(jì)算的增量。故本次設(shè)計(jì)選用物料的流量作為操縱量?？刂葡到y(tǒng)參數(shù)如下：（1） 三個(gè)水箱的截面積：；（2） 三個(gè)水箱的最大深度：；（3） 三個(gè)水箱的初始液位：；（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：，管道長度對(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，測量范圍：，輸出：，環(huán)境溫度：；（7） 調(diào)節(jié)閥采用ZRQM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=。其中過濾，調(diào)配，均質(zhì)等均可在物料罐中進(jìn)行。飲料工業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和提高人民生活質(zhì)量作出應(yīng)有的貢獻(xiàn)，飲料已成為人民日常生活中不可缺少的消費(fèi)食品。如何生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的飲料產(chǎn)品已經(jīng)成為飲料行業(yè)重要的任務(wù)。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?jié){體進(jìn)一步破碎，更加細(xì)膩。在植物蛋白飲料的生產(chǎn)過程中，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)品的營養(yǎng)作用。圖4 單容水箱結(jié)構(gòu)圖先分析控制閥開度u與液位h1的數(shù)學(xué)關(guān)系。 Q2(s) H2(s)Kuu(s) Q1(s) Q3(s)圖7 雙容水箱液位控制框圖三容水箱的結(jié)構(gòu)圖如圖 3所示，h3為第三個(gè)水箱的液位高度。尤其是容器都有高度限制，因此，、的動(dòng)態(tài)響應(yīng)不能有過大的超調(diào)量，否則，液體會(huì)溢出容器，嚴(yán)重影響實(shí)際生產(chǎn)過程，更達(dá)不到對(duì)調(diào)節(jié)效果。并不符合實(shí)際生產(chǎn)的要求。G2=tf([1],[5* 1])。因此簡單的P調(diào)節(jié)控制器通常就適用了。利用內(nèi)環(huán)調(diào)節(jié)、使得、調(diào)節(jié)時(shí)間更短，從而間接提高的響應(yīng)品質(zhì)。內(nèi)環(huán)使用p調(diào)節(jié)，；外環(huán)使用PI調(diào)節(jié)，傳遞函數(shù)。綜上所述，根據(jù)各種控制方法的仿真結(jié)果可以得知，加一級(jí)水箱的液位的負(fù)反饋的串級(jí)控制效果最為顯著，控制最為理想。加三級(jí)水箱的液位的負(fù)反饋加上三級(jí)負(fù)反饋，其中外環(huán)使用PI調(diào)節(jié)；第一層內(nèi)環(huán)使用超前校正；第二層內(nèi)環(huán)使用P調(diào)節(jié)。圖27 串級(jí)控制的仿真框圖圖28 串級(jí)控制的H1響應(yīng)曲線圖29 串級(jí)控制的H2響應(yīng)曲線圖30 串級(jí)控制的H3響應(yīng)曲線由仿真結(jié)果可知，、的響應(yīng)時(shí)間得到明顯的改善，分別為1000s、1500s、1750s。 PID調(diào)節(jié)器本次設(shè)計(jì)采用NO OVERSHOOT這種情況，即 (34)
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