【正文】 mall chip of semiconductor material on which a transistor or diode is fabricated can be encased in a small plastic package for protection against damage and contamination from the out173。設(shè)計(jì)很多關(guān)鍵的地方我都是靠和同學(xué)的請(qǐng)教和討論才能順利完成，因此，同學(xué)的幫助也是我完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的一個(gè)重要支撐。母校對(duì)我的栽培不僅讓我學(xué)會(huì)了科學(xué)知識(shí)，更重要的是幫助我學(xué)會(huì)了如何去學(xué)習(xí)，如何去把學(xué)到的知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際的生活中，這對(duì)我畢業(yè)后的生活和工作是一筆巨大的財(cái)富。如果沒(méi)有老師幫助我解決在設(shè)計(jì)過(guò)程中困惑，我也很難順利完成這次畢業(yè)設(shè)計(jì)。在串級(jí)液位控制仿真過(guò)程中同時(shí)可整定PID參數(shù)，通過(guò)不斷調(diào)節(jié)PID參數(shù)，得到滿意的響應(yīng)曲線，使得其響應(yīng)速度快，超調(diào)量小，穩(wěn)態(tài)誤差小。水箱數(shù)學(xué)模型的建立是設(shè)計(jì)的開始和關(guān)鍵，通過(guò)采集的數(shù)據(jù)在MATLAB上通過(guò)數(shù)據(jù)擬合得到各水箱階躍曲線，然后通過(guò)曲線可得到各水箱的一階傳遞函數(shù)中的參數(shù)K和T,進(jìn)而可得到三容水箱的傳遞函數(shù)。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，結(jié)合所學(xué)的知識(shí)以及參考的資料，著重研究了三容水箱串級(jí)控制建模方法，串級(jí)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和MATLAB仿真，最終實(shí)現(xiàn)了對(duì)水箱液位的控制。6結(jié)論 液位是工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中重要的被控量之一，因而液位控制的研究具有很大的現(xiàn)實(shí)意義。3）在儀表控制系統(tǒng)中，一般是一個(gè)控制器控制一個(gè)回路，而在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，由于計(jì)算機(jī)具有高速運(yùn)算的能力，一個(gè)控制器（控制計(jì)算機(jī)）經(jīng)常采用分時(shí)控制的方式同時(shí)控制多個(gè)回路。2）儀表控制系統(tǒng)，控制規(guī)律由硬件實(shí)現(xiàn)，要修改控制規(guī)律，必須要改變硬件結(jié)構(gòu)，如AI智能調(diào)節(jié)儀。所以說(shuō)，控制器是過(guò)程控制系統(tǒng)的關(guān)鍵，控制規(guī)律的確定和控制器參數(shù)的整定是系統(tǒng)設(shè)計(jì)中最重要的環(huán)節(jié)。D=0調(diào)節(jié)器1的設(shè)定值為7cm,突加階躍后設(shè)定值到8cm,此時(shí)超調(diào)量為25%，調(diào)整時(shí)間為8分鐘（2%誤差帶），穩(wěn)態(tài)誤差0。D=0調(diào)節(jié)器3的參數(shù):P=20。D=25調(diào)節(jié)器2的參數(shù):P=30。 遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)系統(tǒng)突加階躍過(guò)渡過(guò)程曲線PID參數(shù)：調(diào)節(jié)器1的參數(shù):P=70。提供了WWW瀏覽功能，能夠方便地實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)控制與企業(yè)管理的集成。強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能，支持TCP/IP、Modem、485/422/232，以及各種無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和無(wú)線電臺(tái)等多種網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。完善的安全機(jī)制，允許用戶自由設(shè)定菜單、按鈕及退出系統(tǒng)的操作權(quán)限。強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能，能夠?qū)I(yè)現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)以各種方式進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理，使您能夠在第一時(shí)間獲得有關(guān)現(xiàn)場(chǎng)情況的第一手?jǐn)?shù)據(jù)。支持目前絕大多數(shù)硬件設(shè)備，同時(shí)可以方便地定制各種設(shè)備驅(qū)動(dòng)；此外，獨(dú)特的組態(tài)環(huán)境調(diào)試功能與靈活的設(shè)備操作命令相結(jié)合，使硬件設(shè)備與軟件系統(tǒng)間的配合天衣無(wú)縫。龐大的標(biāo)準(zhǔn)圖形庫(kù)、完備的繪圖工具以及豐富的多媒體支持，使您能夠快速地開發(fā)出集圖像、聲音、動(dòng)畫等于一體的漂亮、生動(dòng)的工程畫面。MCGS具有操作簡(jiǎn)便、可視性好、可維護(hù)性強(qiáng)、高性能、高可靠性等突出特點(diǎn)，已成功應(yīng)用于石油化工、鋼鐵行業(yè)、電力系統(tǒng)、水處理、環(huán)境監(jiān)測(cè)、機(jī)械制造、交通運(yùn)輸、能源原材料、農(nóng)業(yè)自動(dòng)化、航空航天等領(lǐng)域，經(jīng)過(guò)各種現(xiàn)場(chǎng)的長(zhǎng)期實(shí)際運(yùn)行，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。MCGS為用戶提供了解決實(shí)際工程問(wèn)題的完整方案和開發(fā)平臺(tái)，能夠完成現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)處理、報(bào)警和安全機(jī)制、流程控制、動(dòng)畫顯示、趨勢(shì)曲線和報(bào)表輸出以及企業(yè)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)等功能。在這次設(shè)計(jì)中所使用的組態(tài)軟件是北京昆侖通態(tài)出品的MCGS組態(tài)軟件，這是一款優(yōu)秀的國(guó)產(chǎn)全中文工控組態(tài)軟件。而在遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中。該上位機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)際上屬于計(jì)算機(jī)DDC直接數(shù)字控制系統(tǒng)，只不過(guò)是將模擬量輸入AI模塊和模擬量輸出AO模塊，開關(guān)量輸入/輸出DI,DO模塊置于計(jì)算機(jī)之外，計(jì)算機(jī)由RS232/485通訊轉(zhuǎn)換裝置同ICP7000系列模塊（自帶RS485通訊接口）通訊。D=0突加階躍信號(hào)后超調(diào)15%，調(diào)整時(shí)間6分鐘（2%誤差帶），穩(wěn)態(tài)誤差0。D=0調(diào)節(jié)器3的參數(shù):P=10。D=20調(diào)節(jié)器2的參數(shù):P=20。 儀表控制系統(tǒng)突加階躍信號(hào)過(guò)渡過(guò)程曲線穩(wěn)態(tài)值為5cm,階躍量為1cm.調(diào)節(jié)器1的參數(shù):P=70。（4）采用先進(jìn)的模塊化結(jié)構(gòu)，提供豐富的輸出規(guī)格，能滿足各種應(yīng)用場(chǎng)合的需要。（2）輸入采用數(shù)字校正系統(tǒng)，內(nèi)置常用熱電偶和熱電阻非線形校正表格，測(cè)量精確穩(wěn)定。主要技術(shù)指標(biāo)：量程：0500M準(zhǔn)確度：%FS %FS %FS輸出信號(hào)：兩線制420Ma電源電壓：24V DC 220V AC 執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行器(調(diào)節(jié)閥)由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(閥),它接受調(diào)節(jié)器輸出的控制信號(hào),并轉(zhuǎn)換趁直線位移或角位移來(lái)改變閥芯與閥座間的流通截面積以控制流入或流出被控過(guò)程的流體介質(zhì)的流量,從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)過(guò)程參數(shù)的控制.QSVP系列智能電動(dòng)單坐調(diào)節(jié)閥是一種高性能的調(diào)節(jié)閥,廣泛用于電力,冶金,石油,化工,醫(yī)藥,鍋爐,輕工等行業(yè)的自動(dòng)控制中.電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)接受010mA/420mA/05V/15V等控制信號(hào),改變閥的開度,同時(shí)將閥門的隔離信號(hào)反饋給控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)對(duì)壓力,溫度,流量,液位等參數(shù)的調(diào)節(jié).主要技術(shù)參數(shù):輸入信號(hào):010mA/420mADC/05VDC/15VDC輸出信號(hào)。安裝、使用簡(jiǎn)便。主要技術(shù)指標(biāo)如下：測(cè)量范圍：100KPa100Mpa準(zhǔn)確度： 電源電壓：24V DC二線、三線；220V AC 四線過(guò)載極限：BP900系列液位變送器廣泛應(yīng)用于石油、海洋、化工等企事業(yè)單位。本系統(tǒng)使用的BP800型壓力傳感器廣泛應(yīng)用與石油、化工、冶金、建材等企事業(yè)單位，實(shí)現(xiàn)對(duì)流體壓力的測(cè)量，并適用于各種場(chǎng)合全天候環(huán)境及各種腐蝕性液體。 過(guò)程儀表介紹 檢測(cè)部分在過(guò)程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，測(cè)量和變送是信息獲取和傳送的重要環(huán)節(jié)，在工程上為了提高控制精度，被控參數(shù)的測(cè)量和變送必須迅速正確地反映其實(shí)際變化情況，為系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供準(zhǔn)確的依據(jù)。本次設(shè)計(jì)所要實(shí)現(xiàn)的儀表控制系統(tǒng)方案中所使用的調(diào)節(jié)器就是一種智能單元組合儀表。到了六十年代以來(lái)，隨著工業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展，對(duì)過(guò)程控制提出了新的要求；隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展，也為自動(dòng)化技術(shù)工具的完善創(chuàng)造了條件，氣動(dòng)和電動(dòng)單元組合儀表應(yīng)運(yùn)而生。 20世紀(jì)50年代前后，一些工廠企業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程實(shí)現(xiàn)了儀表化和局部自動(dòng)化。,不可能得到與計(jì)算機(jī)仿真一致的理想曲線和控制性能。 SIMULINK加入擾動(dòng)仿真框圖 MATLAB加入副回路擾動(dòng)仿真曲線 MATLAB不加入副回路擾動(dòng)仿真曲線，引入副回路組成三容水箱液位串級(jí)控制系統(tǒng)后能夠很好的克服進(jìn)入副回路的擾動(dòng),。 加入擾動(dòng)維持初始階躍信號(hào)不變，并在副回路中加入擾動(dòng)信號(hào)，觀察響應(yīng)曲線. 經(jīng)過(guò)慣性環(huán)節(jié)向副回路加入階躍值為70的擾動(dòng)信號(hào)。 SIMULINK仿真框圖 加入副回路的仿真 在時(shí)間為0時(shí)對(duì)系統(tǒng)加入大小為30的階躍信號(hào)，設(shè)置主控制器PID參數(shù)KP=6， TI=，TD=120?？紤]到后兩級(jí)水箱的輸入是上級(jí)水箱的液位輸出，與前面已建立的模型相差一個(gè)增益，在下面的仿真實(shí)驗(yàn)中，設(shè)該增益為1。 階躍響應(yīng)性能 在完成了被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型的建立以及控制系統(tǒng)方案的選擇后，可以在Simulink中對(duì)控制方案進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，以驗(yàn)證方案的可行性和和加深對(duì)于PID參數(shù)調(diào)整的定性認(rèn)識(shí)。但無(wú)論采用哪一種方法所得到的控制器參數(shù)，都需要在實(shí)際運(yùn)行中進(jìn)行最后調(diào)整與完善。PID控制器參數(shù)的工程整定方法，主要有臨界比例法、反應(yīng)曲線法和衰減曲線法。二是工程整定方法，又稱實(shí)驗(yàn)法。它主要是依據(jù)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，經(jīng)過(guò)理論計(jì)算確定控制器參數(shù)。 PID控制器參數(shù)整定PID控制器的參數(shù)整定是控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容，應(yīng)根據(jù)被控過(guò)程的特性確定PID控制器的比例系數(shù)、積分時(shí)間和微分時(shí)間的大小。這就是說(shuō)，在控制器中僅引入 “比例”項(xiàng)往往是不夠的，比例項(xiàng)的作用僅是放大誤差的幅值，而目前需要增加的是“微分項(xiàng)”，它能預(yù)測(cè)誤差變化的趨勢(shì)，這樣，具有比例+微分的控制器，就能夠提前使抑制誤差的控制作用等于零，甚至為負(fù)值，從而避免了被控量的嚴(yán)重超調(diào)。其原因是由于存在有較大慣性組件（環(huán)節(jié)）或有滯后(delay)組件，具有抑制誤差的作用，其變化總是落后于誤差的變化。 微分（D）控制在微分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號(hào)的微分（即誤差的變化率）成正比關(guān)系。這樣，即便誤差很小，積分項(xiàng)也會(huì)隨著時(shí)間的增加而加大，它推動(dòng)控制器的輸出增大使穩(wěn)態(tài)誤差進(jìn)一步減小，直到等于零。為了消除穩(wěn)態(tài)誤差，在控制器中必須引入“積分項(xiàng)”。 積分（I）控制　　在積分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號(hào)的積分成正比關(guān)系。其控制器的輸出與輸入誤差信號(hào)成比例關(guān)系。將偏差的比例(P)、積分(I)、微分(D)通過(guò)線性組合構(gòu)成控制量，對(duì)過(guò)程對(duì)象進(jìn)行控制，故稱為PID控制器。PID控制器就是根據(jù)系統(tǒng)的誤差，利用比例、積分、微分計(jì)算出控制量進(jìn)行控制的。即當(dāng)我們不完全了解一個(gè)系統(tǒng)和被控對(duì)象，或不能通過(guò)有效的測(cè)量手段來(lái)獲得系統(tǒng)參數(shù)時(shí)，最適合用PID控制技術(shù)。PID控制器問(wèn)世至今已有近70年歷史，它以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調(diào)整方便而成為工業(yè)控制的主要技術(shù)之一。若采用單回路控制，其系統(tǒng)框圖如下：調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)閥三容水箱檢測(cè)變送輸入量輸出量+ 單回路控制系統(tǒng)框圖 由于被控對(duì)象為三容水箱系統(tǒng)，為了滿足對(duì)控制精度和功能的更高要求，單回路系統(tǒng)已難以滿足此類被控對(duì)象，需要在單回路的基礎(chǔ)上，采取其它措施，組成比單回路系統(tǒng)復(fù)雜一些的控制系統(tǒng)，三閉環(huán)串級(jí)控制系統(tǒng)就是一個(gè)選擇。過(guò)程建模對(duì)于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化具有十分重要的意義。3 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及仿真 控制系統(tǒng)的選擇 計(jì)算三容水箱液位過(guò)程控制系統(tǒng)必須先建立三容水箱的過(guò)程模型。)在MATLAB中繪出曲線如下： 下水箱擬合曲線 下水箱模型計(jì)算曲線同上，斜率K為P(t)導(dǎo)數(shù)在t=，以此做切線交穩(wěn)態(tài)值于A點(diǎn),A點(diǎn)映射在t軸上的B點(diǎn)的值為T。plot (x, y, xi, yi,39。xi=0:3:1500。y=[ ]。階躍響應(yīng)擾動(dòng)值為10,靜態(tài)放大系數(shù)為階躍響應(yīng)曲線的穩(wěn)態(tài)值==10之比，所以中水箱傳遞函數(shù)為。39。yi=polyval(p, xi)。p=polyfit (x, y,3)。在MATLAB的命令窗口輸入曲線擬合指令：x=0:30:420。而斜率K為P(t)導(dǎo)數(shù)在t=，以此做切線交穩(wěn)態(tài)值于A點(diǎn),A點(diǎn)映射在t軸上的B點(diǎn)的值為T。39。yi=polyval(p,xi)。p=polyfit(x, y,5)。在MATLAB的命令窗口輸入曲線擬合指令：x=0:30:540。所以使用MATLAB軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，根據(jù)最小二乘法原理和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)響應(yīng)曲線進(jìn)行最佳擬合后，再計(jì)算水箱模型。經(jīng)過(guò)一定調(diào)節(jié)時(shí)間后,水箱液位重新進(jìn)入平衡狀態(tài)。 記錄階躍響應(yīng)參數(shù)(間隔30s采集數(shù)據(jù)):171319281420391521410162251117236121824 中水箱階躍響應(yīng)數(shù)據(jù) ：控制調(diào)節(jié)閥開度,使初始開度OP1=40,等到水箱的液位處于平衡位置時(shí)。改變調(diào)節(jié)閥開度至OP2=55,即對(duì)上水箱輸入階躍信號(hào),使其液位離開原平衡狀態(tài)。經(jīng)過(guò)一定調(diào)節(jié)時(shí)間后,水箱液位重新進(jìn)入平衡狀態(tài)?？刂七M(jìn)水量供水施加階躍輸入信號(hào)階躍響應(yīng)輸出電動(dòng)磁力泵電動(dòng)調(diào)節(jié)閥上/中/下水箱 水箱階躍響應(yīng)框圖 水箱數(shù)據(jù)采集方法介紹： 上水箱階躍響應(yīng)參數(shù)測(cè)定：控制調(diào)節(jié)閥開度,使初始開度OP1=50,等到水箱的液位處于平衡位置時(shí)。當(dāng)下水箱的液位等于給定值，且上、中水箱的液位基本不變時(shí)，把調(diào)節(jié)器由手動(dòng)切換為自動(dòng)，使系統(tǒng)進(jìn)入自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)。
為了在實(shí)驗(yàn)時(shí)能滿足下水箱液位能達(dá)到設(shè)定的高度，要求三只水箱放水閥的開度必須滿足下列關(guān)系：
上水箱放水閥開度〉中水箱放水閥開度〉下水箱放水閥開度 （1）
這樣，當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行與穩(wěn)態(tài)時(shí)，三個(gè)水箱液位高度關(guān)系必然會(huì)滿足下列不等式：
下水箱液位〉中水箱液位〉上水箱液位 （2）即滿足上述的不等式后，系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)時(shí)才會(huì)出現(xiàn)流量的平衡關(guān)系。
產(chǎn)生專門信號(hào)的發(fā)生器多種多樣，下面介紹常用的階越響應(yīng)曲線法來(lái)辨識(shí)過(guò)程的數(shù)學(xué)模型。一般來(lái)說(shuō)這種方法只能定性到反映過(guò)程數(shù)學(xué)模型，其精度較差。加專門信號(hào)就是在試驗(yàn)過(guò)程中改變所研究的過(guò)程輸入量，對(duì)其輸出量進(jìn)行數(shù)據(jù)處理就可求得過(guò)程的數(shù)學(xué)模型。只要設(shè)計(jì)一個(gè)合理的實(shí)驗(yàn)，去獲得過(guò)程所包含的充足的信息量，就可以按