過程控制課程設(shè)計—三容水箱液位控制系統(tǒng)的設(shè)計-資料下載頁
2025-01-13 19:07本頁面
【正文】 39)其仿真框圖如圖22所示：圖22 PID調(diào)節(jié)的仿真框圖得到其階躍響應(yīng)曲線如下所示：圖23 PID調(diào)節(jié)H1的響應(yīng)曲線圖24 PID調(diào)節(jié)H2的響應(yīng)曲線圖25 PID調(diào)節(jié)H3的響應(yīng)曲線從圖中看到，雖然實現(xiàn)了無靜差控制，但響應(yīng)時間比較長，、的響應(yīng)時間分別為3000s、2750s、2900s。超調(diào)量分別為15%、18%、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)為提高的響應(yīng)速度，采用串級控制方法，由于對、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)、具有“細調(diào)”作用的主控制器調(diào)節(jié)要求較高的。利用內(nèi)環(huán)調(diào)節(jié)、使得、調(diào)節(jié)時間更短，從而間接提高的響應(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)。加一級水箱的液位的負反饋由于對、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)，而液位是生產(chǎn)過程中的重要指標，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)中適當增加，即。在本次設(shè)計中，內(nèi)環(huán)比例調(diào)節(jié)的比例系數(shù)。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)曲線圖30 串級控制的H3響應(yīng)曲線由仿真結(jié)果可知，、的響應(yīng)時間得到明顯的改善，分別為1000s、1500s、1750s。雖然的動態(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。加二級水箱的液位的負反饋進行進一步的調(diào)節(jié)，加入二級水箱的液位負反饋。內(nèi)環(huán)使用p調(diào)節(jié)，；外環(huán)使用PI調(diào)節(jié)，傳遞函數(shù)。圖31 串級控制加入二級水箱液位的負反饋仿真框圖內(nèi)環(huán)使用p調(diào)節(jié)，；外環(huán)使用PI調(diào)節(jié)，傳遞函數(shù)。單位階躍響應(yīng)如下圖：圖32 二級負反饋的H1響應(yīng)曲線圖33 二級負反饋的H2響應(yīng)曲線圖34 二級負反饋的H3響應(yīng)曲線從圖中可以得知雖然、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。加三級水箱的液位的負反饋加上三級負反饋，其中外環(huán)使用PI調(diào)節(jié)；第一層內(nèi)環(huán)使用超前校正；第二層內(nèi)環(huán)使用P調(diào)節(jié)。仿真框圖如圖35所示。圖35 串級控制加入三級負反饋仿真框圖階躍響應(yīng)曲線如圖3338：圖36三級負反饋的H1響應(yīng)曲線圖37三級負反饋的H2響應(yīng)曲線圖38三級負反饋的H3響應(yīng)曲線從上圖可以得知、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2000s、2000s、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，加一級水箱的液位的負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、的要求并不高，所以本次設(shè)計最終價采用這種方法進行三容水箱的控制。4 參考文獻【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] .【3】姜捷，鄭瑩等. 控制系統(tǒng)分析、設(shè)計和應(yīng)用. [M]. 北京. 化學工業(yè)出版社. 2004【4】何離慶，朱文嘉等. 過程控制系統(tǒng)和裝置. [M]. 重慶. 重慶大學出版社. 200320
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