水箱液位控制系統(tǒng)設(shè)計畢業(yè)論文-資料下載頁
2025-06-26 19:07本頁面
【正文】 穩(wěn)定性的影響：有圖可看出，比例度越大，過渡過程的曲線越平穩(wěn)。隨著比例度的減少，系統(tǒng)將發(fā)散振蕩程度增加，衰減比減少，穩(wěn)定性變差，當(dāng)減少到某一數(shù)值時，系統(tǒng)將發(fā)散振蕩，十分危險，有時甚至造成重大事故。（3） 對系統(tǒng)過渡過程的影響：由圖可見，隨比例度的減少，振蕩加劇，振蕩頻率提高，將被控量拉回到設(shè)定值所需時間就短。一般而言，在廣義對象的放大系數(shù)較小，時間常數(shù)較大，時滯較小的情況下，比例度選的小些，以提高系統(tǒng)靈敏度；反之，當(dāng)廣義對象的放大系數(shù)較大，時間常數(shù)較小，而時滯較大的情況下，必須適當(dāng)增大比例度以增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性。（4） 對最大偏差的影響：最大偏差在兩類外作用下不一樣，在擾動作用下越小，最大偏差越?。辉谠O(shè)定作用下是系統(tǒng)處于衰減振蕩時，越小，最大偏差越大。有上述可知，只有當(dāng)比例度的取值適當(dāng)是，才可能取得系統(tǒng)呈衰減振蕩、最大偏差和余差都不太大，過程穩(wěn)定快，回復(fù)時間短的控制效果，在工業(yè)生產(chǎn)中近長期實踐經(jīng)驗，液位控制系統(tǒng)大致取值范圍為：%20～%80、在控制器的控制規(guī)律中，比例作用是最基本、最主要也是應(yīng)用最普遍的控制規(guī)律，它能較為迅速地克服擾動的影響，使系統(tǒng)很快的確定下來，通常使用干擾幅度較小，負(fù)荷變化不大，過程時滯較小，控制要求不高，允許有余差存在的場合。在液位控制系統(tǒng)中，往往只要求液位穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)，并沒有嚴(yán)格要求即可采用比例控制。4．2積分控制（I）積分控制規(guī)律是指輸出變化量與輸入變化量積分成正比，即: :積分速度積分控制特點：積分控制主要用于消除余差，但作用緩慢，總滯后與偏差的存在不能及時有效的克服擾動的影響，致使被控變量的動態(tài)偏差增大，控制過程拖長，甚至使系統(tǒng)難以穩(wěn)定，因此積分控制規(guī)律在工業(yè)生產(chǎn)上很少單獨使用，都是與比例作用組合來使用的。4．3微分控制（D）微分控制規(guī)律是指其輸出信號的變化量與偏差信號的變化速度成正比，即： ：微分時間微分控制規(guī)律特點：微分控制作用是按偏差的變化速度進行控制的，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。4．4比例積分控制（PI）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)表達式為： ：比例項 : 是積分項 :積分時間 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、過渡時間加長。對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。4．5比例積分微分控制（PID）理想比例積分微分控制規(guī)律PID的表達式：雖然微分作用對于克服容量滯后有顯著的效果，但對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、三個參數(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，既能快速進行控制，有能消除偏差，還可以根據(jù)被控制變量的變化趨勢超前動作，具有較好的控制性能，所以在實際應(yīng)用中得到廣泛應(yīng)用。5 簡單實例水箱液位控制系統(tǒng)應(yīng)用很廣，浮子式液位控制是其中比較簡單的一種應(yīng)用，浮子常用來測量液位，但是在日常生活中它卻常常發(fā)揮著其他用途，用它常?？梢詷?gòu)成簡單的比例調(diào)節(jié)器，最常見的廁所水箱里面裝浮子并不是用來測水位，而是用來控制水位的；在汽車的“化油器”中，用來控制油位的高低。5．1 液位控制在廁所中的應(yīng)用為了節(jié)省水，沖廁所必須用足夠多的水以足夠的沖力一次沖凈。為了有足夠的沖力，蓄水用的水箱中的水必須有足夠的水位，而控制這個水位的任務(wù)就交給了水箱中的浮子。其具體原理是：水箱里的浮子通過長柄帶動進水閥門，水位低時閥門開大，當(dāng)水位到達足夠使用的高度時，浮子就把進水閥門關(guān)閉了。裝置在水進滿以后就不再工作了，這是因為廁所沖水是不定期的，而且是一次性的。但是，假如水箱底部出水處的放水閥（空心橡皮塞）關(guān)閉不嚴(yán)的話，水位就不可能維持長久，一旦水位稍低，浮子就會把進水閥門微微的打開一些。這時有了進水補充，若進水和出水能平衡，水位就不再下降，穩(wěn)定在一個新高度上。如果出水塞破損，水漏得太快，水位必然要下降，浮子也就要降低，進水閥也就會開大，進水流量也就會增加，水位不至于下降太多。你若把出水塞的漏水看成某人在用水，如果沒有任何控制進水的裝置，肯定很快就要漏光。但現(xiàn)在就不同了。在連續(xù)用水的情況下，有了這套裝置也會是水位變化不致太大。換句話說，連續(xù)用水情況下，它對水位也有自動調(diào)節(jié)作用。水位偏差越大進水閥的動作幅度也越大，這種特性就叫“比例動作”。只不過在廁所水箱正常使用中體現(xiàn)不出連續(xù)調(diào)節(jié)的作用，只看到它能控制進水終了時的水位。5．2 液位控制在汽車上的應(yīng)用汽車發(fā)動機上的“化油器”（新式有電噴裝置的汽車沒有化油器），其功能是“化”汽油用的，但不是化合而是混合?；钊谄桌镞\動的吸氣過程，會使進氣的喉管處形成氣流，氣流把汽油從浮子室里吸出來并沖成霧狀，再加上汽油的揮發(fā)作用就和空氣充分混合變成易燃?xì)怏w。為了混合均勻，要保持汽油在進入氣流時有恒定的壓力，這就必須維持小室里的油位恒定。汽油的消耗量隨載重量、車速、路況等因素而變，所以浮子室往外送出的汽油流量是會變的，但無論怎么變，浮子室的油位不應(yīng)該有太大的波動。用浮子控制進油流量就能達到這個要求。耗油多時油位低，浮子下降，把進油針閥開大，油位也就不會太低了。反之，耗油少時進油減少，小室里的油也不會過滿。正是這種簡單的水箱液位控制系統(tǒng)在我們?nèi)粘Ｉ钐峁┲鞣N實用的服務(wù).總結(jié)經(jīng)過幾個月的努力，本次畢業(yè)設(shè)計圓滿完成。在本次畢業(yè)設(shè)計中通過查閱大量的資料，是我的知識得以擴充，加深了對本專業(yè)的認(rèn)識，這次畢業(yè)設(shè)計通過老師的指導(dǎo)，同組同學(xué)的討論，以及自己的努力，我圓滿的完成了任務(wù)，達到了設(shè)計的目的。我學(xué)會了過程控制設(shè)計的基本方法，對系統(tǒng)的整體分析。真正感受到所學(xué)知識與實際的應(yīng)用。通過這次設(shè)計使我明白到有些東西看上去非常簡單，當(dāng)自己置身其中去做時，并不容易了。在畢業(yè)設(shè)計的這段時間里，我也發(fā)現(xiàn)了自己所應(yīng)該改進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，實習(xí)中碰到了不少釘子，遇到問題時頭腦很茫然；二是解決問題的成熟度：這也許是個性使然，再加上缺少經(jīng)驗的累積和歷練，所以在處理設(shè)計中的問題時，容易慌慌張張．這次設(shè)計也讓我再次體會到書本上學(xué)習(xí)到的專業(yè)知識和實際應(yīng)用起來是兩個完全不同的概念，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，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，把理論和實際相結(jié)合，努力實現(xiàn)大學(xué)所學(xué)習(xí)的理論知識。所以說，這次畢業(yè)設(shè)計也是對以前所學(xué)知識的一個初審吧！對于我以后學(xué)習(xí)、找工作也真是受益菲淺。我感性回到理性的重新認(rèn)識，進一步對社會的認(rèn)知，對于以后工作所應(yīng)把握的方向也有所啟發(fā)！致謝在這次畢業(yè)設(shè)計中，我要感謝我的指導(dǎo)老師，他給予我許多的幫助和鼓勵。我還要感謝在設(shè)計過程中所有給予我真誠熱情幫助的老師和同學(xué)。25
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