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單容水箱液位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)-wenkub.com

2025-07-04 13:11 本頁(yè)面
   

【正文】 單容水箱控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)26參考文獻(xiàn)[1] 王子才. 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊(cè). 北京:國(guó)防工業(yè)出版社,1993[2] 王樹青,樂嘉謙. 自動(dòng)化與儀表工程師手冊(cè). 北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2022[3] Seb D E,Edgar T F and Mellichamp D A 著,王京春等譯 . 過程的動(dòng)態(tài)特性與控制(Process Dynamics and Control). 第二版. 北京:電子工業(yè)出版社, 2022[4] Shinskey F G 著,蕭德云等譯. 過程控制系統(tǒng)——應(yīng)用、設(shè)計(jì)、整定. 第三版. 北京:清華大學(xué)出版社,2022[5] 黃德先等. 過程控制系統(tǒng). 北京:清華大學(xué)出版社,2022[6] 蔣慰孫,俞金壽. 過程控制工程. 第二版. 北京:中石化出版社,2022[7] 黃德先等. 化工過程先進(jìn)控制. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2022[8] Luyben W L. Design and control degrees of freedom. Industrial amp。通過計(jì)算機(jī)仿真,我們對(duì)抽象的過程控制理論知識(shí)有了直觀的認(rèn)識(shí)和理解。由于流量變化速度快,調(diào)節(jié)器不能整定出比較合理的參數(shù),需根據(jù)曲線來人工調(diào)整(9) 系統(tǒng)穩(wěn)定后,改變主回路流量的大小,觀察副回路流量的變化(10) 觀察計(jì)算機(jī)上歷史曲線的變化,記錄并處理歷史曲線(11) 改變比例器的比例系數(shù),觀察流量的變化 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與液位單閉環(huán)相比較,前饋反饋控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)時(shí)間(回復(fù)時(shí)間)減少,最大動(dòng)態(tài)偏差減少。待系統(tǒng)穩(wěn)定后再整定主回路液位系統(tǒng),最后串在一起整定(5) 待系統(tǒng)穩(wěn)定后,上水箱液位加個(gè)給定,觀察計(jì)算機(jī)上流量和液位的曲線的變化,并保存此曲線(6) 系統(tǒng)穩(wěn)定后,分別在主副回路加個(gè)干擾信號(hào),然后觀察計(jì)算機(jī)上歷史曲線的變化 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與液位單閉環(huán)控制系統(tǒng)相比較,串級(jí)控制系統(tǒng)對(duì)流量擾動(dòng)的抑制大大增強(qiáng),使其對(duì)主參數(shù)的影響大大減小。為此,需修改 P、I、D 值,改善系統(tǒng)性能,減小比例帶 P,減小積分時(shí)間 I,增大微分時(shí)間 D。加入擾動(dòng)信號(hào)觀察各被測(cè)量的變化,直至過渡過程曲線符合要求為止(7) 曲線的分析處理,對(duì)實(shí)驗(yàn)的記錄曲線分別進(jìn)行分析和處理(8) 采用調(diào)節(jié)器自整定功能整定參數(shù),記錄實(shí)驗(yàn)曲線并進(jìn)行分析處理 實(shí)驗(yàn)結(jié)果818PID 控制器為液位單閉環(huán)的調(diào)節(jié)器,808 模糊控制器為壓力單閉環(huán)的調(diào)節(jié)器。 液位單閉環(huán)實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^實(shí)驗(yàn)掌握液位單回路控制系統(tǒng)的構(gòu)成。加入擾動(dòng)信號(hào)觀察各被測(cè)量的變化,直至過渡過程曲線符合要求為止;(5) 曲線的分析處理,對(duì)實(shí)驗(yàn)的記錄曲線分別進(jìn)行分析和處理。學(xué)生可自行設(shè)計(jì),構(gòu)成單回路壓力控制系統(tǒng),學(xué)會(huì)可自行設(shè)計(jì)、臨界比例度法、階躍響應(yīng)曲線法和整定單回路控制系統(tǒng)的 PID 參數(shù),熟悉 PID 參數(shù)對(duì)控制系統(tǒng)質(zhì)量指標(biāo)的影響,用調(diào)節(jié)器儀表進(jìn)行PID 參數(shù)的自整定和自動(dòng)控制的投運(yùn)。如圖為前饋反饋控制系統(tǒng)仿真方框圖:圖 22 前饋控制仿真框圖比值分別為 RATIO1=,RATIO2= ;延遲時(shí)間 ;PID ??分別為 ;擾動(dòng) ,在 時(shí)加入;1/,1/0.,.276PID????35cmdQ20st流量變送器等效為增益為 1 的比例環(huán)節(jié);設(shè)定值為 16cm,得圖仿真曲線如附圖 2所示。下圖為串級(jí)控制系統(tǒng)仿真框圖:圖 19 串級(jí)控制仿真框圖對(duì)主副調(diào)節(jié)器進(jìn)行整定:主調(diào)節(jié)器整定參數(shù)為 ;主調(diào)節(jié)器整定參數(shù)為1,/0.,??;擾動(dòng) ,得串級(jí)控制系統(tǒng)仿真如下圖所示:1/.5,/0.,???dQ由仿真圖可知控制振蕩頻率低,衰減慢,系統(tǒng)調(diào)節(jié)時(shí)間長(zhǎng),最大動(dòng)態(tài)偏差大,但無靜差。擾動(dòng) , 350cmdQ?,.1s,????圖 17PID 控制仿真曲線 P=1/,I=1/ ,D=,Qd=5000cm 3由圖可知,減小了積分時(shí)間 后,調(diào)節(jié)時(shí)間大大縮短,大約為 10s,能在較短IT的時(shí)間內(nèi)接近穩(wěn)態(tài)值。sin(,)cos(,)(,)1i,(m,)pspsspss pspsS mSM?????? ??? ??????? ?? ??令 ,則式(34)由三個(gè)變量,以 為參變量, 和 分別為橫坐/14DIT 1S0標(biāo)和縱坐標(biāo),式(34)表示的控制器整定參數(shù)之間的關(guān)系可以畫成等衰減曲線圖。 39。??適的 、 、 作為控制器的整定參數(shù)。20 39。圖 8 積分控制仿真圖 I=1/20, Qd=5000cm3單容水箱控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)8 比例 積分控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖 9PI 控制仿真框圖(1) 、理論整定方法:廣義被控對(duì)象為 39。1(,)spS??0S可計(jì)算出積分時(shí)間 理論整定值。 積分控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(1) 、理論整定方法:廣義被控對(duì)象為 39。s(,)pKM?????????則由式(31)解得 ,再由 ,可得到 理論整定值。假設(shè)擾動(dòng) 為常值,在起始的穩(wěn)定平衡工況下,平衡方程式(21)變?yōu)閐Q001()idoQF???(21)(22)(23)(24)(25)單容水箱控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)3式(25 )減式(21 )得 1()iodHQtF???式(26 )就是動(dòng)態(tài)平衡方程式(11)的增量形式。(6) 結(jié)合實(shí)物實(shí)驗(yàn)撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。調(diào)節(jié)閥為氣關(guān)式,其靜態(tài)增益 ,液位變送器靜態(tài)增益328cm/sAvK?。本文分別通過衰減頻率特性法(理論整定法)和衰減曲線法(工程整定法)對(duì)控制器參數(shù)進(jìn)行了整定。過程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)作業(yè) 單容水箱液位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)生姓名 文強(qiáng) 學(xué)號(hào) 2212130任課教師 陶瓏 院、系、中心 專科部專業(yè) 生產(chǎn)過程自動(dòng)化 提交日期 2022 年 10 月 日 太 原 科 技 大 學(xué)摘 要 單容水箱液位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘 要本論文以單容水箱為被控對(duì)象,給出了單閉環(huán)控制系統(tǒng)、串級(jí)控制系統(tǒng)和前饋反饋控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案,實(shí)現(xiàn)對(duì)水箱液位的控制。本論文還通過比較各控制系統(tǒng)的仿真曲線和系統(tǒng)性能指標(biāo),對(duì)各種控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了比較,發(fā)現(xiàn)串級(jí)控制和前饋反饋控制可提高系統(tǒng)性能。1mA/cK?(1) 畫出該系統(tǒng)的傳遞方框圖;(2) 對(duì)單容水箱、調(diào)節(jié)閥、液位變送器進(jìn)行建模,理解 F、R 、Kv、Km 的物理意義和量綱的關(guān)系。說明:1) 仿真工具采用 Matlab2) 本設(shè)計(jì)持續(xù)一個(gè)學(xué)期,答案不唯一,大家可以相互討論,但每個(gè)人都要做設(shè)計(jì)??紤]水位只在其穩(wěn)態(tài)值附近的小范圍內(nèi)變化,故可得以下近似 012oRH??于是式(26 )可化為 01()2idQtF??如果各變量都以自己的穩(wěn)態(tài)值為起算點(diǎn),則可去掉上市中的增量符號(hào),得 01()2idHHtR?Laplace 變換得: 01()()2isQsF?假設(shè)液位的初始值為 ,代入數(shù)據(jù)得單容水箱系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型06Hcm?11(
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