水箱液位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)本科論文-資料下載頁(yè)
2024-10-07 10:37本頁(yè)面
【導(dǎo)讀】爐內(nèi)成分等多種控制對(duì)象的自動(dòng)控制系統(tǒng)。制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)閥控制水箱液位高度。首先通過測(cè)取被控液位高度過程的圖像，建。模型，從而加強(qiáng)了對(duì)液位控制系統(tǒng)的了解。然后，通過參數(shù)試湊法對(duì)PID參數(shù)?？刂葡到y(tǒng)控制器的設(shè)計(jì)。最后通過MATLAB仿真實(shí)驗(yàn)，加深了對(duì)雙容水箱滯后。統(tǒng)設(shè)計(jì)過程有了一定的認(rèn)識(shí)。自身具平衡能力，并由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)下自動(dòng)完成水位恢復(fù)的功能。位低于設(shè)定值時(shí)，閥門打開，使液位上升，從而達(dá)到控制液位的目的。除模擬PID調(diào)節(jié)器外，可以采用計(jì)算機(jī)PID算法控制。首先由差壓傳感器。最后，由單片機(jī)的輸出模擬信號(hào)控制交流變頻器，進(jìn)而控制電機(jī)。轉(zhuǎn)速，從而形成一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)水位的計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制。為了能更好的選取控制方法和參。數(shù)，有必要知道被控對(duì)象—上水箱的結(jié)構(gòu)和特性。水位升高時(shí)，其出水量也在不斷增大。
【正文】 用是按偏差的變化速度進(jìn)行控制的，因此它具有 “超前控制 ”作用，其控制的結(jié)果不能消除偏差，所以控制規(guī)律不能單獨(dú)使用。它常與比例或比例積分組合構(gòu)成比例微分或比例積分微分控制規(guī)律，而從實(shí)際使用情況來看，比例微分控制規(guī)律使用的較少，在生產(chǎn)上微分往往與比例積分結(jié)合在一起使用，組成 PID 控制。 比例積分控制（ PI） 13 比例積分控制規(guī)律是比例作用與積分作用的疊加，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：?????? ??? ?tCc dtteTteKtu 0 )(1)()( )(teKC ：比例項(xiàng) ?tIC dtteTK 0 )()( : 是積分項(xiàng) IT :積分時(shí)間 IIC KTK ?)( 。 比例積分控制是在比例控制作用的基礎(chǔ)上引入積分作用來消除余差，故比例積分控制是使用最多、應(yīng)用最廣的控制規(guī)律，在反饋控制系統(tǒng)中，約有 75%是采用 PI 作用的。但是，加入積分作用后，會(huì)使系統(tǒng)穩(wěn)定性降低；要保持系統(tǒng)原有的穩(wěn)定性，必須加大比例度 ? （即削弱比例作用），這又會(huì)使 2 質(zhì)量有所下降，如最大偏差和振蕩周期相應(yīng)增大、過渡時(shí)間加長(zhǎng)。對(duì)于控制通道滯后較小、負(fù)荷變化不太大、工藝、參數(shù)不允許有余差的場(chǎng)合（如流量或壓力控制），采用比例積分控制規(guī)律可獲得較好的控制質(zhì)量。 比例積分微分控制（ PID） 理 想 比 例 積 分 微 分 控 制 規(guī) 律 PID 的 表 達(dá) 式 ：?????? ???? ? dt tdeTdtteTteKtu DtC )()(1)()( 01。 雖然微分作用對(duì)于克服容量滯后有顯著的效果，但對(duì)克服純滯后是無能為力的。在比例作用的基礎(chǔ)上加上微分作用能提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，再加入積分作用可以消除余差。所以適當(dāng)調(diào)整 ? 、 IT 、 DT 三個(gè)參數(shù)，可以使控制系統(tǒng)獲得較高的控制質(zhì)量。由于， PID 控制規(guī)律集中了三種控制作用的優(yōu)點(diǎn)，既能快速進(jìn)行控制，有能消除偏差，還可以根據(jù)被控制變量的變化趨勢(shì)超前動(dòng)作，具有較好的控制性能，所以在實(shí)際應(yīng)用中得到廣泛應(yīng)用。 14 4控制流程圖及控制系統(tǒng)方框圖 本次課程設(shè)計(jì)對(duì)水箱液位控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是一個(gè)簡(jiǎn)單的控制系統(tǒng)，所謂簡(jiǎn)單液位控制系統(tǒng)通常是指有一個(gè)被控對(duì)象，一個(gè)檢測(cè)變松單元一個(gè)控制器和一個(gè)執(zhí)行器所組成的單閉環(huán)負(fù)反饋控制系統(tǒng)，也成為單回路控制系統(tǒng)。 簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)有著共同的特征，他們均有四個(gè)基本環(huán)節(jié)組成，即被控對(duì)象，測(cè)量變送裝置，控制器和執(zhí)行器。對(duì)不同對(duì)象的簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)盡管其具體裝置與變量不相同，但都可以用相同的方框圖表示： 圖 控制系統(tǒng)方框圖 這是單回路水箱液位控制系統(tǒng)，單回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)一般指在一個(gè)調(diào)節(jié)對(duì)象上用一個(gè)調(diào)節(jié)器保持一個(gè)參數(shù)的恒定，而調(diào)節(jié)器只接受一個(gè)測(cè)量信號(hào)，其輸出也只控制一個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。本系統(tǒng)所要保持的恒定參數(shù)是液位的給定高度，即控制的任務(wù)是控制水箱液位等于給定值所要求的高度。根據(jù)控制框圖，這是一個(gè)閉環(huán)反饋單回路液位控制，采用工業(yè)智能儀表控制。 被控變量 擾動(dòng) —— 偏差 操縱 變量 控制器 執(zhí)行器 被控對(duì)象 測(cè)量變送器 擾動(dòng)通道 15 5小結(jié) 在液位系統(tǒng)的控制器設(shè)計(jì)中，建立了被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型 ,設(shè)計(jì)中，通過查閱大量的資料，使我的知識(shí)得以擴(kuò)充，加深了對(duì)本專業(yè)的認(rèn)識(shí)，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)通過老師的指導(dǎo)以及自己的努力，我圓滿的完成 了任務(wù)，達(dá)到了設(shè)計(jì)的目的。我學(xué)會(huì)了過程控制設(shè)計(jì)的基本方法，對(duì)系統(tǒng)的整體分析。 通過這次設(shè)計(jì)使我明白了有些東西看上去非常簡(jiǎn)單，當(dāng)自己置身其中去做時(shí)，并不容易。在畢業(yè)設(shè)計(jì)的這段時(shí)間里，我也發(fā)現(xiàn)了自己所應(yīng)改進(jìn)或是較為缺乏的部分，其一是分析問題的能力，可能是自己學(xué)習(xí)的不夠扎實(shí)，實(shí)習(xí)中碰到了不少釘子，遇到問題時(shí)頭腦茫然。二是解決問題的成熟度，這也許是個(gè)性使然，再加上缺少經(jīng)驗(yàn)的累積和歷練所以在處理設(shè)計(jì)中的問題時(shí)，容易慌慌張張。這次設(shè)計(jì)也讓我在此體會(huì)到了書本上學(xué)習(xí)到的專業(yè)知識(shí)和實(shí)際應(yīng)用起來是兩個(gè)完全不同的概念，所 以在現(xiàn)階段的學(xué)習(xí)中，我們主要是應(yīng)該去學(xué)習(xí)專業(yè)理論知識(shí)，學(xué)習(xí)掌握分析問題和解決問題的能力。在以后的工作中，把理論和實(shí)際相結(jié)合，努力實(shí)現(xiàn)大學(xué)所學(xué)習(xí)的理論知識(shí)。所以說，這次課程設(shè)計(jì)也是對(duì)以前所學(xué)知識(shí)的一個(gè)初審。對(duì)于我以后學(xué)習(xí)，找工作也是受益匪淺。我感性回到理性的重新認(rèn)識(shí)，進(jìn)一步對(duì)社會(huì)的認(rèn)知，對(duì)于以后工作所應(yīng)把握的方向也有所啟發(fā)！ 16 參考文獻(xiàn) [1] 王琦 . 計(jì)算機(jī)控制技術(shù) . 上海：華東理工大學(xué)出版社， 2020. [2] 王銀鎖 . 過程控制系統(tǒng) . 北京：石油工業(yè)出版社， 2020 [3] 何離慶 . 過程控制系統(tǒng)與裝置 . 重慶：重慶大學(xué)出版社， 2020 [4] 方康玲 . 過程控制與集散控制系統(tǒng) . 北京：電子工業(yè)出版啥， 2020 [5] 舒迪前 . 預(yù)測(cè)控制系統(tǒng)及其應(yīng)用 . 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2020 17 本科生課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定表 姓 名 性 別 專業(yè)、班級(jí) 課程設(shè)計(jì)題目： 課程設(shè)計(jì)答辯或質(zhì)疑記錄： 成績(jī)?cè)u(píng)定依據(jù)： 序號(hào) 評(píng)定項(xiàng)目 評(píng)分成績(jī) 1 選題合理、目的明確（ 10 分） 2 設(shè)計(jì)方案正確，具有可行性、創(chuàng)新性（ 20 分） 3 設(shè)計(jì)結(jié)果可信（例如：系統(tǒng)建模、求解，仿真結(jié)果）（ 25 分） 4 態(tài)度認(rèn)真、學(xué)習(xí)刻苦、遵守紀(jì)律（ 15 分） 5 設(shè)計(jì)報(bào)告的規(guī)范化、參考文獻(xiàn)充分（不少于 5 篇）（ 10 分） 6 答辯（ 20 分） 總分 最終評(píng)定成績(jī)（以優(yōu)、良、中、及格、不及格評(píng)定） 指導(dǎo)教師簽字： 2020 年 1 月 12 日
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