三容水箱液位控制(參考版)
2025-08-08 02:25本頁面
【正文】 在收獲一個(gè)充實(shí)的課程設(shè)計(jì)的同時(shí)，我們也體會(huì)到了作為一個(gè)自動(dòng)化人在設(shè)計(jì)一個(gè)系統(tǒng)時(shí)的艱辛和責(zé)任，體會(huì)到了團(tuán)隊(duì)合作的重要性，使我們成長(zhǎng)了很多。我們通過團(tuán)隊(duì)的共同努力，最終將其一一解決。這樣，使得這次課程實(shí)際的應(yīng)用價(jià)值增加，使得理論直接應(yīng)用于實(shí)際，也使得我們能更好的把所學(xué)的專業(yè)知識(shí)應(yīng)用于理論實(shí)踐。 組員黃瀟的總結(jié)本次過控的課程設(shè)計(jì)，是綜合上學(xué)期所學(xué)的自動(dòng)控制原理、過程控制系統(tǒng)及相關(guān)學(xué)科的一次實(shí)際應(yīng)用設(shè)計(jì)。另一個(gè)面臨的是問題是MATLAB中的SIMULINK使用熟練度不夠，常常出現(xiàn)報(bào)錯(cuò)情況，但是不知道具體錯(cuò)誤原因，讓我在調(diào)試時(shí)很困惑，但最終通過努力克服這些困難。通過后面的調(diào)試，才逐步整定到符合要求，但參數(shù)與計(jì)算出來的參數(shù)相差較大。在做第一個(gè)PID算法參數(shù)整定，由于系統(tǒng)響應(yīng)曲線的衰減比都接近4：1，讓我很困惑是自己的調(diào)節(jié)方法有問題還是本來就有可能出現(xiàn)兩種結(jié)果。在本次設(shè)計(jì)中，剛開始時(shí)，由于對(duì)simunlik自帶的PID控制器內(nèi)部原理不太了解，導(dǎo)致整個(gè)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中進(jìn)入了一段艱難階段，后臺(tái)通過查閱matlab的幫助文檔，終于了解了matlab中PID控制器的內(nèi)部原理，這使得后面的設(shè)計(jì)過程能夠很順利的進(jìn)行，使我收獲不小。而且了解到了在過程控制裝置的設(shè)計(jì)中都應(yīng)該具有手動(dòng)如：在剛開始設(shè)計(jì)時(shí)一直采用自動(dòng)方式，這樣整個(gè)曲線不僅上升慢，而且有很大的超調(diào)量。通過這次課程設(shè)計(jì)，使我對(duì)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)一步熟悉，同時(shí)對(duì)過程控制系統(tǒng)的參數(shù)整定積累了一定的經(jīng)驗(yàn)。最后我們得出的PID的參數(shù)為： H1的超調(diào)是60%，調(diào)節(jié)時(shí)間是1000sH2的超調(diào)是20%，調(diào)節(jié)時(shí)間是1400sH3的超調(diào)是03%，調(diào)節(jié)時(shí)間是1700s 由此可見，各水箱達(dá)到穩(wěn)態(tài)的時(shí)間都很長(zhǎng)，這是因?yàn)樽鳛閜rocess control，調(diào)節(jié)時(shí)間都是比較長(zhǎng)的，再加上是三級(jí)串聯(lián)，自然是一級(jí)比一級(jí)時(shí)間長(zhǎng)。而比例增益也同樣會(huì)增加超調(diào)，同時(shí)稍微會(huì)改變系統(tǒng)的快速性。在選取的時(shí)候，微分時(shí)間增大會(huì)加重系統(tǒng)的震蕩，加快了系統(tǒng)反應(yīng)時(shí)間，超調(diào)增加。五、結(jié)果及分析在由ZieglerNichols ultimategain method 設(shè)置的初始參數(shù)調(diào)節(jié)后，系統(tǒng)仍然不穩(wěn)定。 從我們的多次修改參數(shù)調(diào)試后，得到如下的PID控制參數(shù)，基本上可以達(dá)到控制要求。rlocus(num,den) 圖16 原系統(tǒng)根軌跡圖 取臨界增益=，頻率F=圖17 ZieglerNichols方法由于水箱最好是不要溢出。den=[1 ]。使用MATLAB 畫出根軌跡圖，找出系統(tǒng)的臨界增益和頻率，從而求出控制器的比例增益、積分時(shí)間常和微分時(shí)間常數(shù)?？刂破鱌ID添加的方法參照process control 中68中ZieglerNichols ultimategain method 的經(jīng)驗(yàn)整定值，對(duì)控制器進(jìn)行第一次調(diào)試的設(shè)定。 圖14 三容水箱模型Simulink仿真加單回路控制 圖15 三容水箱模型Simulink仿真加單回路控制后的階躍響應(yīng)增加了一個(gè)反饋過后，震蕩加劇，整體效果不好，已經(jīng)出現(xiàn)不穩(wěn)定的現(xiàn)象了。 圖12 三容水箱模型simulink仿真加P調(diào)節(jié)器 圖13 三容水箱模型simulink仿真加P調(diào)節(jié)器后的階躍響應(yīng) 加了一個(gè)簡(jiǎn)單的P 控制器，但是這只是簡(jiǎn)單改變了階躍響應(yīng)的穩(wěn)態(tài)值，對(duì)控制作用并沒有很好的作用。三個(gè)水箱都無超調(diào)，而且穩(wěn)態(tài)誤差很大。如下：管子截面積最大流量放大系數(shù)由圖8，代入數(shù)據(jù)后我們可以得出Simulink仿真圖如圖10。假設(shè)通過階躍曲線響應(yīng)方法測(cè)得：代入上式得到傳遞函數(shù)為： (18)四、算法的描述根據(jù)我們選取的三容水箱模型，再根據(jù)實(shí)際情況得出我們模型的具體參數(shù)，再使用MATLAB中的Simulink對(duì)三容水箱進(jìn)行仿真。
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