基于mcgs的液位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的開題報(bào)告(編輯修改稿)
2024-12-28 23:11 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 PC 機(jī)三部分組 成。該裝置結(jié)合了當(dāng)今工業(yè)現(xiàn)場過程控制的實(shí)際，是一套集自動(dòng)化儀表技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)、走動(dòng)控制技術(shù)及現(xiàn)場總線技術(shù)為一體的多功能試驗(yàn)設(shè)備。 該系統(tǒng)包括流量、溫度、液位、壓力等熱工參數(shù)，可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)參數(shù)辨識(shí)，單回路控制，串級(jí)控制，前饋 反饋控制，季后控制，比值控制，解耦控制等多種控制形式。它即可作為本科、?？啤⒏呗氝^程控制課程的實(shí)驗(yàn)裝置，也可作為教師、研究生及科研人員對(duì)復(fù)雜控制系統(tǒng)、先進(jìn)控制系統(tǒng)的研究提供一個(gè)物理模擬對(duì)象和實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。 三 、關(guān)鍵技術(shù)與解決方案 串聯(lián)雙容水箱在工業(yè)過程控制中應(yīng)用非常廣泛。在 串聯(lián)雙容水箱水位的控制中，進(jìn)水首先進(jìn)人第一個(gè)水箱，然后通過第二個(gè)水箱流出，與一個(gè)水箱相比，由于增加了一個(gè)水箱，使得被控量的響應(yīng)在時(shí)間上更落后一步，即存在容積延遲，從而導(dǎo)致更多課程設(shè)計(jì)、論文、畢業(yè)設(shè)計(jì)請(qǐng)?jiān)L問： 該過程的難以控制。串級(jí)控制是改善調(diào)節(jié)過程動(dòng)態(tài)性能的有效方法，由于其超前的控制作用，可以大大克服系統(tǒng)的容積延遲。采用兩步整定法，通過 MCGS 組態(tài)軟件對(duì)整定過程及曲線進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，直至達(dá)到主、副回路的最佳整定參數(shù)。 設(shè)計(jì)中通過實(shí)驗(yàn)方法測定被控對(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)。使用 MATLAB軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處 理。 （ 2）系統(tǒng)控制方案設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)如圖 2所示，出水箱 (下水箱 )液位具有較大的延遲，進(jìn)水箱 (上水箱 )液位具有明顯的導(dǎo)前作用，從而構(gòu)成了以上水箱為副參數(shù)，下水箱為主參數(shù)的串級(jí)控制系統(tǒng)。系統(tǒng)中的副回路可以很快的消除作用于內(nèi)回路中的各種擾動(dòng)，當(dāng)有擾動(dòng) )(1 tn 作用于副對(duì)象 (上水箱 )時(shí)，副調(diào)節(jié)器能在擾動(dòng)影響主控參數(shù)之前動(dòng)作，及時(shí)克服進(jìn)入副回路擾動(dòng)；當(dāng)擾動(dòng) )(2tn 作用于主對(duì)象 (下水箱 )時(shí)，由于副回路的存在也使系統(tǒng)的響應(yīng)加快，消除擾動(dòng)的影響，使主回路控制作用加強(qiáng)。 根據(jù)雙容水箱液位系統(tǒng)的過程特性和數(shù)學(xué)模型，選擇控制 器的控制規(guī)律如下：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)器選擇比例控制規(guī)律 (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)系統(tǒng)進(jìn)行控制，整個(gè)回路構(gòu)成雙閉環(huán)負(fù)反饋系統(tǒng) (如圖 2)。 在雙容水箱液位控制系統(tǒng)中，被控對(duì)象的液位變化是連續(xù)的，在遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中計(jì)算機(jī)利用的是離散的信號(hào)，所以要對(duì)模擬 PID控制器進(jìn)行離散化處理。 PID P D/A 調(diào)節(jié)閥 上 水箱 下水箱 輸出值 C )(2tn 監(jiān)測與變送器 2 A/D 監(jiān)測與變送器 1 A/D 給定值 R 圖 2 串級(jí)控制系統(tǒng)框圖 )(1 tn 更多課程設(shè)計(jì)、論文、畢業(yè)設(shè)計(jì)請(qǐng)?jiān)L問： 四、系統(tǒng)完成的功能 以 THJ 一 2 高級(jí)過程控制實(shí)驗(yàn)裝置為基礎(chǔ)，采用串級(jí) PID 控制方法設(shè)計(jì)建立了雙容水箱的數(shù)學(xué)模型，構(gòu)成了以上水箱液位為副參數(shù)、下水箱液位為主參數(shù)的液位串級(jí)控制系統(tǒng)，在組態(tài)軟件 MCGS 中進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果表明，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)過程參數(shù)的無穩(wěn)態(tài)誤差控制，具有良好的穩(wěn)態(tài)性能和動(dòng)態(tài)性能。 五、系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì) 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)框圖與元器件選擇 實(shí)驗(yàn)設(shè)備包括： 1. THJ2型高級(jí)過程控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置 2. 計(jì)算機(jī)、 MCGS工控組態(tài)軟件、 RS232/485轉(zhuǎn)換器 1只、串口線 1根 3. 萬用表 1只 液位控制系統(tǒng)主要是基于 THJ－ 2 型遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集過程控制裝置。系統(tǒng)的主要目的是
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