過程控制課程設(shè)計(jì)--雙容水箱液位串級(jí)控制系統(tǒng)(編輯修改稿)
2025-07-10 18:33 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 模，單獨(dú)采用其中一種方法，想要比較精確的建立其模型 ，是比較困難的。所以，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，往往采用兩種方法相結(jié)合來(lái)求得對(duì)象的數(shù)學(xué)模型。 通常對(duì)被控對(duì)象的組成部分進(jìn)行機(jī)理分析，分析對(duì)象是由哪些部分串聯(lián)或并聯(lián)組成最終可以得出對(duì)象模型的結(jié)構(gòu)，然后根據(jù)試驗(yàn)建模法再求得模型結(jié)構(gòu)中的參數(shù)。 試驗(yàn)法在實(shí)際的應(yīng)用中的關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)是過程響應(yīng)曲線的獲得，其中獲得佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院課程設(shè)計(jì)用紙 5 的方法有階躍響應(yīng)曲線法和矩形脈沖響應(yīng)曲線法兩種。 被控對(duì)象數(shù)學(xué)模型的建立通常用下列二種方法。一種是分析法，即根據(jù)過程的機(jī)理，物料或能量平衡關(guān)系求得它的數(shù)學(xué)模型；另一種是用實(shí)驗(yàn)的方法確定。我們采 用的是第二種方法，被控對(duì)象為單容水箱對(duì)典型輸入信號(hào)的響應(yīng)曲線來(lái)確定它的數(shù)學(xué)模型。 采用智能型電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，用來(lái)進(jìn)行控制回路流量的調(diào)節(jié)。電動(dòng)調(diào)節(jié)閥型號(hào)為：QSVP16K。具有精度高、控制單元與電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)一體化、操作方便等優(yōu)點(diǎn)， 控制信號(hào) 為 4～ 20mA DC或 1～ 5V DC， 輸出 4～ 20mA DC的閥位信號(hào)，使用和校正非常方便。 （ 1）在實(shí)驗(yàn)設(shè)備上，打開閥門 F1 F1 F17全開 ,將 F1 F111開到適當(dāng)開度，調(diào)節(jié)下水箱閘板開度，其余閥門關(guān)閉，構(gòu)成雙容的單回路液位 控制。檢查所有的測(cè)量原件和接線及其他原件均無(wú)誤后，再進(jìn)行下面的操作。 （ 2）開啟電動(dòng)調(diào)節(jié)閥到一定開度， 防止泵出口壓力過高。 （ 3）啟動(dòng)計(jì)算機(jī)組態(tài)軟件，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)選擇“雙容水箱液位單回路控制實(shí)驗(yàn)”。 （ 4）調(diào)節(jié)閥特性測(cè)試：將調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)方式設(shè)置為手動(dòng)，按照下表將調(diào)節(jié)閥至于不同的開度，記錄在其不同開度下的輸入流量的變化 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄如下： 調(diào)節(jié)閥控制信號(hào)（ %） 流量（ %） 20 25 30 35 40 16 45 50 55 60 佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院課程設(shè)計(jì)用紙 6 根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)作出特性曲線如下： 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1000510152025調(diào)節(jié)閥信號(hào) ( % )流量(%)調(diào)節(jié)閥特性 從特性曲線上可以得出：該調(diào)節(jié)閥的特性是電開特性 y= *x^2 + *x + （ Y是流量， X是閥門開度） 65 70 75 佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院課程設(shè)計(jì)用紙 7 MATLAB進(jìn)行仿真 clear [num,txt,raw]=xlsread(39。C:\Users\Jaclisy\Desktop\39。)。 plot(num(:,1),num(:,2)) hold on。 plot(97,39。.r39。,39。MarkerSize39。,20) plot(270,39。.r39。,39。MarkerSize39。,20) plot(0:97,39。) line([97,97],[0 ],39。linestyle39。,39。:39。,39。color39。,39。r39。)。 plot(0:270,) line([270,270],[0 ],39。linestyle39。,39。:39。,39。color39。,39。r39。)。 text(,39。(t)39。) text(,39。(t)39。) text(100,39。9739。) text(271,39。20739。) %hold on。 K=。 syms T1 T2 [T1,T2]=solve(39。T1*T2/(T1+T2)^2=39。,39。T1+T2=39。) T1 = T2 = G = exp(5*s) * 佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院課程設(shè)計(jì)用紙 8 2168 s^2 + s + 1 系統(tǒng)傳遞函數(shù)階躍曲線 四． PID 控制系統(tǒng)參數(shù)調(diào)節(jié) 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。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?，F(xiàn)在有利用 PID控制實(shí)現(xiàn)的壓力、溫度、流量、液位控制器，能實(shí)現(xiàn) PID 控制功能的可編程控制器 (PLC)，還有可實(shí)現(xiàn) PID 控制的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等。 在工程實(shí)際中，應(yīng)用最為廣泛的調(diào)節(jié)器控制規(guī)律為比例積分微分控制，簡(jiǎn)稱PID控制，又稱 PID調(diào)節(jié)。 PID控制器問世至今已有近 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。 佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院課程設(shè)計(jì)用紙 9 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 ?? 。 PID控制規(guī)律為 ： 或以傳遞函數(shù)形式表示： 式中， KP:比例系數(shù) TI:積分時(shí)間常數(shù) TD:微分時(shí)間常數(shù) PID控制器各控制規(guī)律的作用如下： （ 1）比例控制（ P）：比例控制是一種最簡(jiǎn)單的控制方式。其控制器的輸出與輸入誤差信號(hào)成比例關(guān)系，能較快克服擾動(dòng)，使系統(tǒng)穩(wěn)定下來(lái)。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。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，則稱此控制系統(tǒng)是有差系統(tǒng)。為了消除穩(wěn)
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