自動控制課程設(shè)計-—三容水箱液位控制系統(tǒng)設(shè)計-資料下載頁
2025-06-07 03:54本頁面
【正文】 、 5%。相對于單回路控制而言，明顯提高了動態(tài)響應(yīng)過程，使得系統(tǒng)性能有了較大的改善 ，控制效果相對理想。 串級 反饋調(diào)節(jié) 為提高 3h 的響應(yīng)速度，采用串級控制方法 ，由于對 1h 、 2h 的調(diào)節(jié)品質(zhì)沒有很高要求，因此，使用具有“粗調(diào)”作用的副控制器調(diào)節(jié) 1h 、 2h ，具有“細(xì)調(diào)”作用的主控制器調(diào)節(jié)要求較高的 3h 。 利用內(nèi)環(huán)調(diào)節(jié) 1h 、 2h ，使得 1h 、 2h 調(diào)節(jié)時間更短，從而間接提高 3h 的響應(yīng)品質(zhì)。串級調(diào)節(jié)器的設(shè)計方法使用兩步法：先整定內(nèi)環(huán)，在整定外環(huán)。 加一級水箱的 1h 液位的負(fù)反饋 由于 對 1h 、 2h 的調(diào)節(jié)品質(zhì)沒有很高要求，允許有余差，故內(nèi)環(huán)調(diào)節(jié)可以使用P 調(diào)節(jié)，而液位 3h 是生產(chǎn)過程中的重要指標(biāo)，要求很高，故在外環(huán)調(diào)節(jié)仍使用PID 調(diào)節(jié)，但由于在單回路中 PID 調(diào)節(jié)的動態(tài)調(diào)節(jié)不滿意，故在串級調(diào)節(jié)中適當(dāng)增加 d? ，即 550?d? ，則 979?DK 。在本次設(shè)計中，內(nèi)環(huán)比例調(diào)節(jié)的 增加 比例系數(shù) 35?K 。 三容水箱液位控制系統(tǒng)的設(shè)計 14 圖 27 串級控制 的仿真框圖 圖 28 串級 控制的 H1響應(yīng) 曲線 圖 29 串級 控制的 H2響應(yīng) 曲線 三容水箱液位控制系統(tǒng)的設(shè)計 15 圖 30 串級 控制的 H3響應(yīng) 曲線 由 仿真結(jié)果可知， 1h 、 2h 、 3h 的響應(yīng)時間得到明顯的改善， 分別 為 1000s、1500s、 1750s。 雖然 2h 的動態(tài)響應(yīng)過程不理想， 超調(diào)過大，但是在實際生產(chǎn)過程中并不會溢出物料罐，同時 3h 的超調(diào)減少了，而響應(yīng)時間有了 很大的改善。 說明串級控制作用 很理想。 加二 級水箱的 2h 液位的負(fù)反饋 進(jìn)行 進(jìn)一步 的調(diào)節(jié) ， 加入二 級水箱的 2h 液位負(fù)反饋 。 內(nèi)環(huán)使用 p 調(diào)節(jié)， 比例度 增加 K=； 外環(huán)使用 PI 調(diào)節(jié)， ?PK 310* ??IK ，則 PI 傳遞函數(shù) 為 ss700 ? 。 圖 31 串級控制 加入二級水箱液位的負(fù)反饋仿真框圖 單位階躍響應(yīng)如下圖： 三容水箱液位控制系統(tǒng)的設(shè)計 16 圖 32 二級 負(fù)反饋的 H1響應(yīng) 曲線 圖 33 二級 負(fù)反饋的 H2響應(yīng) 曲線 圖 34 二級 負(fù)反饋的 H3響應(yīng) 曲線 三容水箱液位控制系統(tǒng)的設(shè)計 17 從圖中可以得知雖然 1h 、 2h 、 3h 的超調(diào)量有明顯的改善，但是響應(yīng)時間并沒有很大的改變 。由于實際生產(chǎn)過程中對相應(yīng)時間的要求比較高，故這種控制方法效果并不理想。 加三 級水箱的 3h 液位的負(fù)反饋 加上三級負(fù)反饋，其中外環(huán)使用 PI 調(diào)節(jié)ss100 ?；第一層內(nèi)環(huán)使用超前校正12 1200??ss；第二層內(nèi)環(huán)使用 P 調(diào)節(jié)，比例度 。 仿真框圖如圖 35 所示。 圖 35 串級控制 加入 三級 負(fù)反饋仿真框圖 階躍響應(yīng)曲線如圖 3 3 38： 圖 36三級 負(fù)反饋的 H1響應(yīng) 曲線 三容水箱液位控制系統(tǒng)的設(shè)計 18 圖 37三級 負(fù)反饋的 H2響應(yīng) 曲線 圖 38三級 負(fù)反饋的 H3響應(yīng) 曲線 從上圖可以得知 1h 、 2h 、 3h 的超調(diào)量分別為 5%、 40%、 15%， 響應(yīng)時間沒有很大的 改善，分別為 2021s、 2021s、 2750s。但是對于實際生產(chǎn)過程也已經(jīng)可以滿足要求了。 綜上所述，根據(jù)各種控制方法的仿真結(jié)果可以得知， 加一級水箱的 1h 液位的負(fù)反饋 的串級控制效果最為顯著，控制最為理想。由于實際生產(chǎn)過程中對 1h 、 2h的要求并不高，所以本次設(shè)計最終價采用這種方法進(jìn)行三容水箱的控制。 三容水箱液位控制系統(tǒng)的設(shè)計 19 4 參考文獻(xiàn) 【 1】 Pao . Process Control . [M] . Cambridge University Press 【 2】 林德杰 . 過程控制儀表及控制系統(tǒng) .[M] .北京 .機械工業(yè)出版社 .2021 【 3】 姜捷，鄭瑩等 . 控制系統(tǒng)分析、設(shè)計和應(yīng)用 . [M]. 北京 . 化學(xué)工業(yè)出版社 . 2021 【 4】何離慶，朱文嘉等 . 過程控制系統(tǒng)和裝置 . [M]. 重慶 . 重慶大學(xué)出版社 . 2021
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