【正文】 為正作用，規(guī)定其放大系數(shù) 為正。被控對象的測量值增加時，控制器的輸出值減小，則控制器為反作用控制器，并規(guī)定器穩(wěn)態(tài)放大系數(shù) 為正?？刂破鞯恼醋饔檬歉鶕?jù)被控變量的測量值和控制器輸出之間的關系確定的。 控制器的正反作用 控制系統(tǒng)要能正常工作，必須有一個負反饋控制系統(tǒng)。 水箱水位控制系統(tǒng)的設計 9 控制器的確定 根據(jù)本次試驗，選擇被控對象電機的 數(shù)學模型為 )(sGp =)1(s 1?s，執(zhí)行機構的傳遞函數(shù)為 )(sGv =501 ，反饋系統(tǒng)的數(shù)學模型為 )(sGh = 2? 故確定當 240。由此可見，在控制工程中，了解被控制的對象是必須首先做好的一項工作。有了正確的控制方案，控制系統(tǒng)中控制器，測量變送器、執(zhí)行器等儀表的選擇，必須已被控對象的特性為依據(jù)。不顧被控對象的特點，盲目進行設計，往往會導致設計的失敗。性能指標頂?shù)倪^高，可能會成不必要的投資和運行費用，甚至會影響到設備的壽命。只有深入了解被控對象的動態(tài)特性，了解他的內(nèi)在規(guī)律，了解被控辯量在各種擾動下變化的情況，才能根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求，為控制系統(tǒng)制定一個合理的動態(tài)性能指標，為控制系統(tǒng)的設計提供一個標準。也就是說，一個過程控制的控制系統(tǒng)，是圍繞被控現(xiàn)象而組成的，被控對象是控制系統(tǒng)的主體。直流電動機電樞繞組的電感比較小，一般情況下可以忽略不計，式（ ）可簡化為 減速器的傳遞函數(shù) 減速器是原動機和工作機之間的獨立的閉式傳動裝置，用來降低轉速和增大轉矩，以滿足工作需要，在某些場合也用來增速，稱為增速器。在這種控制方 式中，激磁電流恒定，控制電壓加在電樞上，這是一種普遍采用的控制方式。直流電動機可以在較寬的速度范圍和負載范圍內(nèi)得到連續(xù)和準確地控制，因此在控制工程中應用非常廣泛。作為過程控制的被控對象，單容對象的時間常數(shù)比較大。 K 稱為水箱的放大系數(shù)。我們已經(jīng)推導過水箱的傳遞函數(shù)為 其中 T=RC， C 為水箱的橫截面積， R 為輸出管道閥門的阻力。描述這類對象的參數(shù)是時間常數(shù) T 和放大系數(shù) K。 水箱水位控制系統(tǒng)的設計 6 有自平衡能力的單容元件 如果被控對象在擾動作用下偏離了原來的平衡狀態(tài)，在沒有外部干預的情況下（指沒有自動控制或人工控制參與），被控變量依靠被控對象內(nèi)部的反饋機理，能自發(fā)達到新的平衡狀態(tài)，我們稱這類對象是有自平衡能力的被控對象。根據(jù)用戶需要也可采用控制泵啟停或改變電機頻率方式來進行液位控制。在制漿造紙工廠常見有兩種方式的液位控制：常壓容器和壓力容器的液位控制，例如漿池和蒸汽閃蒸罐。 本次課程設計一水箱水位系統(tǒng)為例，設計水箱水位系統(tǒng)的模擬控 制系統(tǒng)，對水箱水位控制系統(tǒng)進行建模設計。而隨著我國工業(yè)自動化程度的提高，規(guī)模的擴大，在工程中液位控制的計算機控制得到越來越多的應用。 水箱水位控制系統(tǒng)的設計 5 2 水箱水位系統(tǒng)概述 在能源、化工等多個領域中普遍存在著各類液位控制系統(tǒng)液。 現(xiàn)代辨識法的特點是可以消除測試數(shù) 據(jù)中的偶然性誤差即噪聲的影響，為此就需要處理大量的測試數(shù)據(jù)，計算機是不可缺少的工具。 實驗法建模又可分為經(jīng)典辨識法和現(xiàn)代辨識法兩大類，它們大致可以按是否必須利用計算機進行數(shù)據(jù)處理為分界限。 用實驗法建模一般比用機理法要簡單和省力，尤其是對于那些復雜的工業(yè)過程更為明顯。豐富的驗前知識無 疑會有助于成功地用實驗法建立數(shù)學模型。因此為了獲得動態(tài)特性，必須是被研究的過程處于被激勵的狀態(tài)，例如人為施加一個階躍擾動或脈沖擾動等。然而，這并不意味著可以對內(nèi)部機理毫無所知。它是根據(jù)工業(yè)過程的輸入和輸出的實測數(shù) 據(jù)進行某些數(shù)學處理后得到的模型。這時可以用實驗擬合方法或過程辨識方法把這些未知量估計出來。有時還需要考慮實時性的問水箱水位控制系統(tǒng)的設計 4 題。根據(jù)對模型的要求，合理的近似假定總是必不可少的。 近幾十年來，隨著電子計算機的普及使用和數(shù)值分析方法的發(fā)展，對數(shù)學模型的的研究有了迅速的發(fā)展。 由此可見，用機理建模的首要條件是生產(chǎn)過程的機理必須已經(jīng)成為人們充分掌握，并且可以比較確切的加以數(shù)學描述。 建立數(shù)學模型的基本方法 簡歷數(shù)學模型的基本方法有兩個：機理法和實驗法。在這方面有時很難得到工藝人員的理解。 實際生產(chǎn)過程的動態(tài)特性是非常復雜的，控制人員在建立其數(shù)學模型時，不得不突出主要因素，忽略次要因素，否則就得不到可用的模型。 一般說，用于控制的的數(shù)學模型并不要求非常準確。超過實際需要的準確性要求必然造成不必要的浪費。 作為數(shù)學模型，首先是要求它準確可靠，但這并不意味著越準確越好。這種利用方式一般是離線的。 （ 2） 按模型的結構劃分為輸入輸出模型和狀態(tài)空間模型 （ 3） 輸入輸出模型又可按論域劃分為時域表達 —— 階躍響應、脈沖響應；頻域表達 —— 傳遞函數(shù) 在控制系統(tǒng)的設計中，所需要的被 控對象數(shù)學模型在表達式上是因情況而異的。一般來說，靜態(tài)模型較易得到，動態(tài)特性往往成為建模的關鍵所在。其典型結構如下圖所示： 水箱水位控制系統(tǒng)的設計 2 給定值 被控參數(shù) 控制器 執(zhí)行器 被控對象 反 — 饋 值 監(jiān)測裝置 數(shù)學模型及其建立方法 數(shù)學模型的表達形式與對模型的要求 從最廣泛的意義上說，數(shù)學模型是事物行為規(guī)律的數(shù)學描述。 計算機模擬控制系統(tǒng) 模擬控制系統(tǒng)由給定輸入、模糊控制器、控制對象、檢測變送裝置、反饋信號與給定輸入的相加環(huán)節(jié)等組成。 系統(tǒng)的數(shù)學模型 在線性系統(tǒng)理論中，一般常用的數(shù)學模型形式有：傳遞函數(shù)模型（系統(tǒng)的外部模型）、狀態(tài)方程模型（系統(tǒng)的內(nèi)部模型）、零極點增益模型和部分分式模型 等。這類系統(tǒng)用差分方程來描述。今后我們所討論的系統(tǒng)主要以線性定常連續(xù)系統(tǒng)為主。 系統(tǒng)的分類 按系統(tǒng)性能分：線性系統(tǒng)和非線性系統(tǒng)；連續(xù)系統(tǒng)和離散系統(tǒng)；定常系統(tǒng)和時變系統(tǒng)；確定系統(tǒng)和不 確定系統(tǒng)?，F(xiàn)代控制理論的發(fā)展為自動控制系統(tǒng)的分析、設計與綜合增添了理論基礎，而計算機技術的發(fā)展為新型控制方法的實現(xiàn)提供了非常有效的手段，兩者的結合極大的推動了自動控制技術的發(fā)展。水箱水位控制系統(tǒng)的設計 1 目錄 1緒論 ............................................................................................................................. 1 計算機 模擬 控制系統(tǒng) ....