【正文】 服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝　⒖s印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以 贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉?jī)?nèi)容。由于液位檢測(cè)應(yīng)用領(lǐng)域的不同，性能指標(biāo)和技術(shù)要求也有差異，但適用有效的測(cè)量成為共同的發(fā)展趨勢(shì)，隨著電子技術(shù)及計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，液位檢測(cè)的自動(dòng)控制成為其今后的發(fā)展趨勢(shì)，控制過(guò)程的自動(dòng)化處理以及監(jiān)控軟件良好的人機(jī)界 面，操作人員在監(jiān)控計(jì)算機(jī)上能根據(jù)控制效果及時(shí)修運(yùn)行參數(shù)，這樣能有效地減少工人的疲勞和失誤，提高生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)時(shí)性、安全性。因?yàn)橹皩W(xué)的自控原理似乎完全是在學(xué)數(shù)學(xué)而已。最后，借助數(shù)據(jù)采集模塊﹑設(shè)計(jì)并組建遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)過(guò)程控制系統(tǒng)，完成控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)和結(jié)果分析。 在設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的過(guò)程中，將利用到 MATLAB 軟件， 以下將對(duì)它們的主要內(nèi)容進(jìn)行說(shuō)明。 (2)MATLAB 工作環(huán)境 這是對(duì) MATLAB 提供給用戶(hù)使用的管理功能的總稱(chēng)．包括管理工作空間中的變量據(jù)輸入輸出的方式和方法，以及開(kāi)發(fā)、調(diào)試、管理 M 文件的各種工具。 二．被控對(duì)象建模 在控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作中，需要針對(duì)被控過(guò)程中的合適對(duì)象建立數(shù)學(xué)模型。 圖 液位被控過(guò)程簡(jiǎn)明原理圖 系統(tǒng)中上水箱和下水箱液位變化過(guò)程各是一個(gè)具有自衡能力的單容過(guò)程。 Q1 Q1 1 2 Q2 A h 10 通過(guò)磁力驅(qū)動(dòng)泵供水，手動(dòng)控制電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度大小 ,改變上水箱 /下水箱液位的給定量，從而對(duì)被控對(duì)象施加階躍輸入信號(hào)，記錄階躍響應(yīng)曲線。經(jīng) 過(guò)一定調(diào)節(jié)時(shí)間后 ,水箱液位重新進(jìn)入平衡狀態(tài)。數(shù)據(jù)點(diǎn)與曲線基本擬合。 在 MATLAB 中繪出曲線如下： 14 圖 下水箱擬合曲線 注：圖中曲線為擬合曲線，圓點(diǎn)為原數(shù)據(jù)點(diǎn)。先進(jìn)的 PID 控制方 案和智能 PID 控制器（儀表）已經(jīng)很多，并且在工程實(shí)際中得到了廣泛的應(yīng)用。對(duì)一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)，如果在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后存在穩(wěn)態(tài)誤差，則稱(chēng)此控制系統(tǒng)是有差系統(tǒng)。其原因是由于存在有較大慣性環(huán)節(jié)或有滯后環(huán)節(jié)，具有抑制誤差的作用，其變化總是落后于誤差的變化。 二是工程整定方法，它主要依賴(lài)工程經(jīng)驗(yàn)，直接在控制系統(tǒng)試驗(yàn)中進(jìn)行控制器參數(shù)整定，且方法簡(jiǎn)單、易于掌握，在工程實(shí)際中被廣泛采用。記錄下此時(shí)的 4： 1 衰減比例度δ k和衰減周期 Tk。主回路中的調(diào)節(jié)器稱(chēng)主調(diào)節(jié)器，控制主對(duì)象。調(diào)節(jié)這兩個(gè)流量都可以改變液位的高低。為了實(shí)現(xiàn)液位串級(jí)控制，使用雙閉環(huán)結(jié)構(gòu)，主調(diào)節(jié)器選擇比例積分微分控制規(guī)律 (PID)，對(duì)下水箱液位進(jìn)行調(diào)節(jié)，副調(diào)節(jié)器選擇比例控制率 (P)，對(duì)上水箱液位進(jìn)行調(diào)節(jié)，并輔助主調(diào)節(jié)器對(duì)于系統(tǒng)進(jìn)行控制，整個(gè)回路構(gòu)成 雙環(huán)負(fù)反饋系統(tǒng)?？刂破鲄?shù)不變。 在實(shí)際控制系統(tǒng)的組建中，控制方案的設(shè)計(jì)是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心，一個(gè)好的設(shè)計(jì)方案能夠使系統(tǒng)的設(shè)計(jì)事半功倍，應(yīng)當(dāng)根據(jù)被控過(guò)程的特性和工程要求綜合設(shè)計(jì)系統(tǒng)。 五．參考文獻(xiàn) 《自動(dòng)控制原理》 科學(xué)出版社 《 MATLAB 實(shí)用教程》電子工業(yè)出版社 《過(guò)程控制》清華大學(xué)出版社 《先進(jìn) PID 控制及 MALAB 仿真》電子工業(yè)出版社 23 《應(yīng)用 MATLAB 建模與仿真》科學(xué)出版社 20xx 指 導(dǎo) 教 師 評(píng) 語(yǔ) 指導(dǎo)教師針對(duì)論文的答辯意向： □ 參加答辯 □ 不參加答辯 指導(dǎo)教師（簽名）： 年 月 日 24 畢業(yè) 論文 （設(shè)計(jì)） 成績(jī) 成績(jī)等次 優(yōu)秀 良好 中等 及格 不及格 評(píng)定等次 畢業(yè)論文 （設(shè)計(jì)） 答辯情況 提問(wèn)問(wèn)題： 1. 2. 3． 對(duì)答辯學(xué)生回答的評(píng)語(yǔ)： 25 致 謝 時(shí)間飛逝， 大學(xué) 的學(xué)習(xí)生活很快就要過(guò)去，在這 四年 的學(xué)習(xí)生活中，收獲了很多，而這些成績(jī)的取得是和一直關(guān)心幫助我的人分 不開(kāi)的。郭謙功老師淵博的知識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖黠L(fēng)和誨人不倦的態(tài)度給我留下了深刻的印象。 回首四年，取得了些許成績(jī)，生活中有快樂(lè)也有艱辛。他無(wú)論在理論上還是在實(shí)踐中，都給與我很大的幫助，使我得到不少的提高這對(duì)于我以后的工作和學(xué)習(xí)都有一種巨大的幫助，感謝 他 耐心的輔導(dǎo)。 在我的十幾年求學(xué)歷程里，離不開(kāi)父母的鼓勵(lì)和支持，是他們辛勤的勞作，無(wú)私的付出，為我創(chuàng)造良好的學(xué)習(xí)條件，我才能順利完成完成學(xué)業(yè)，感激他們一直以來(lái)對(duì)我的撫養(yǎng)與培育。 另外，我還要感謝大學(xué)四年和我一起走過(guò)的同學(xué)朋友對(duì)我的關(guān)心與支持，與他們一起學(xué)習(xí)、生活，讓我在大學(xué)期間生活的很充實(shí)，給我留下了很多 難忘的回憶。經(jīng)過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我的能力有了很大的提高，比如操作能力、分析問(wèn)題的能力、合作精神、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)等方方面面都有很大的進(jìn)步。在硬件設(shè)備方面，可以使用采集速度更快的儀表，加 強(qiáng)控制器的調(diào)節(jié)能力，改善電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的工作性能。 四．結(jié)論 通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我將書(shū)本上學(xué)過(guò)的知識(shí)（自動(dòng)控制原理 、 過(guò)程控制原理 、 微機(jī)控制技術(shù)等）應(yīng)用 于實(shí)際控制系統(tǒng)的組建之中，在實(shí)驗(yàn)室中完成了儀表過(guò)程控制系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)過(guò)程控制系統(tǒng)的組建 ,實(shí)現(xiàn)了對(duì)雙容水箱液位的串級(jí)控制。 在時(shí)間為 0時(shí)對(duì)系統(tǒng)加入大小為 30的階躍信號(hào)，設(shè)置主控制器 PID參數(shù) KP=60 TI=50 TD=3 。副回路應(yīng)對(duì)于包含在其內(nèi)的二次擾動(dòng)以及非線性參數(shù)、較大負(fù)荷變化有很強(qiáng)的抑 制能力與一定的自適應(yīng)能力。 圖 串級(jí)控制系統(tǒng)框圖 (1) 被控參數(shù)的選擇 應(yīng)選擇被控過(guò)程中能直接反映生產(chǎn)過(guò)程能夠中的產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量，又易于測(cè)量的參數(shù)。 (2) 衰減率：閉環(huán)控制系統(tǒng)被施加輸入信號(hào)后，輸出響應(yīng)中振蕩過(guò)程的衰減指標(biāo)，即振蕩經(jīng)過(guò)一個(gè)周期以后，波動(dòng)幅度衰減的百分?jǐn)?shù)。 17 。 PID控制器的參數(shù)整定是控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容，應(yīng)根據(jù)被控過(guò)程的特性確定 PID控制器的比例系數(shù)、積分時(shí)間和微分時(shí)間的大小。但是過(guò)大的積分速度會(huì)降低系統(tǒng)的穩(wěn)定程度，出現(xiàn)發(fā)散的振蕩過(guò)程。 圖 PID 控制基本原理圖 PID 控制器是一種線性負(fù)反饋控制器，根據(jù)給定值 r(t)與實(shí)際值 y(t)構(gòu)成控制偏差： )()()( tytrte ?? 。 15 在實(shí)驗(yàn)建模的過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)測(cè)取的被控對(duì)象為廣義的被控對(duì)象，其動(dòng)態(tài)特性包括了調(diào)節(jié)閥和測(cè)量變送器，即廣義被控對(duì)象的傳遞函數(shù)為 )()()()( sGmsGsGvsGp ? ， )(Gv為調(diào)節(jié)閥的傳遞函數(shù)， Gm(s)為測(cè)量變送器的傳遞函數(shù)。(0)= , 以此做切線交穩(wěn)態(tài)值于 A點(diǎn) ,A點(diǎn)映射在 t軸上的 B 點(diǎn)的值為 T。 3．求取上水箱模型傳遞函數(shù) 在 MATLAB 的命令窗口輸入曲線擬合指令： x=0:30:420； y=[0 12 ]； p=polyfit(x,y,4)； xi=0:3:420； yi=polyval(p,xi)； plot(x,y,’ b:o’ xi,yi,39。改變調(diào)節(jié)閥開(kāi)度至 OP2=60,即對(duì)上水箱輸入階躍信號(hào) ,使其液位離開(kāi)原平衡狀態(tài)。若 Q1作為被控過(guò)程的輸入量， h為其輸出量，則該被控過(guò)程的數(shù)學(xué)模型就是 h 與 Q1之間的數(shù)學(xué)表達(dá)式。上水箱和下水箱是系統(tǒng)的被控對(duì)象，必須通過(guò)測(cè)定和計(jì)算他們模型，來(lái)分析系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能、動(dòng)態(tài)特性，為其他的設(shè)計(jì)工作提供依據(jù)。 MAT