【正文】 制系統(tǒng)的基礎。即使在復雜、高水平的過程控制系統(tǒng)中，這類系統(tǒng)仍占大多數(shù)（約占工業(yè)控制系統(tǒng)的 70%以上） 。本文所提及的雙容水箱液位控制系統(tǒng)是參考了國內(nèi)外實驗裝置并充分考慮性能價格比的基礎上，自行設計的一種可以模擬多種對象特性的實驗裝置。為了提高控制品質(zhì)，需要在單回路的基礎上，采取其它措施，組成復雜控制系統(tǒng)。所以人們對控制系統(tǒng)的控制精度、響應速度、系統(tǒng)穩(wěn)定性與適應能力的要求越來越高。s regulator parameter setting onto more plicated.This paper discusses a level flow cascade control system design method and procedure, introduced its parameter setting method. In the process, introduces the level and flow testing and convert mon elements step response curve, application order is deduced the transfer function of generalized object, briefly discusses the advantages of cascade control system, and discussed its control effect, and the improving function of using matlab simulation software of the system is simulated.KEY WORDS: cascade control ,Level,flow,simulation 目錄前 言 ...............................................................1第 1 章 概述 ........................................................2第 2 章 串級控制系統(tǒng) ................................................4 串級控制系統(tǒng)的概述 ..............................................4 串級控制系統(tǒng)的特點 ..............................................5 串級控制系統(tǒng)的設計 ..............................................5 串級控制系統(tǒng)的整定方法 ..........................................8 串級控制系統(tǒng)的工業(yè)應用 ..........................................9第 3 章 液位和流量的檢測轉換元件 ...................................11 流量檢測轉換元件 ...............................................11 液位檢測轉換元件 ...............................................16 適合本系統(tǒng)的檢測轉換元件 .......................................19 執(zhí)行元件的選擇、性能參數(shù) .......................................19第 4 章 總體設計 ...................................................20 過程建模的方法 .................................................21 串聯(lián)的多容過程 .................................................23第 5 章 PID 控制簡介與整定及仿真 ...................................24 PID 控制簡介 ...................................................26 PID 參數(shù)整定方法 ...............................................29 單級控制系統(tǒng)的仿真 .............................................34 串級控制系統(tǒng)的仿真 .............................................36結 論 ..............................................................40致 謝 ..............................................................41參考文獻 ...........................................................42附錄 ...............................................................43北方民族大學學士學位論文 基于 MATLAB 的液位與流量串級控制設計與仿真1前 言隨著工業(yè)生產(chǎn)的飛速發(fā)展，液位與流量過程控制的應用十分普遍，所以為了保證生產(chǎn)的正常進行，生產(chǎn)工藝要求儲槽內(nèi)的液位常常需要維持在某個設定值上，或只允許在某一小范圍內(nèi)變化。關鍵字:串級控制,液位,流量,仿真 ABSTRACTAlong with the science and technology unceasing progress, in the modern various plex control system, the cascade control system possess larger proportion。本論文論述了一個液位——流量串級控制系統(tǒng)的設計方法和步驟，介紹了它的參數(shù)整定方法。串級控制系統(tǒng)把兩個單回路控制系統(tǒng)以一定的結構形式串聯(lián)在一起，它不僅具有單回路控制系統(tǒng)的全部功能，而且還具有許多單回路控制系統(tǒng)所沒有的優(yōu)點。涉密論文按學校規(guī)定處理。作者簽名： 日期： 年 月 日學位論文版權使用授權書本學位論文作者完全了解學校有關保留、使用學位論文的規(guī)定，同意學校保留并向國家有關部門或機構送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。作者簽名：　　 　 　　 日　 期：　　 　 　　 學位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的研究成果。對本研究提供過幫助和做出過貢獻的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。 北方民族大學學士學位論文論文題目: 基于 MATLAB 的液位與流量串級控制系統(tǒng)設計與仿真 院(部)名 稱: 電氣信息工程學院 專 業(yè): 電氣工程及其自動化 論文提交時間: 2022 年 5月 20日 論文答辯時間: 2022 年 5月 28日 學位授予時間: 北方民族大學教務處制 畢業(yè)設計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權說明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設計（論文），是我個人在指導教師的指導下進行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機構的學位或學歷而使用過的材料。作 者 簽 名：　　 　 　　 日　 期：　　 　 　　 指導教師簽名：　　 　 　　 日 　　期：　　 　 　　 使用授權說明本人完全了解 大學關于收集、保存、使用畢業(yè)設計（論文）的規(guī)定，即：按照學校要求提交畢業(yè)設計（論文）的印刷本和電子版本；學校有權保存畢業(yè)設計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務；學?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。除了文中特別加以標注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。本人授權　　 　 　大學可以將本學位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。作者簽名： 日期： 年 月 日導師簽名： 日期： 年 月 日 摘 要隨著科學技術的不斷進步，在現(xiàn)代各種復雜控制系統(tǒng)中 ，串級控制系統(tǒng)占有較大比重；串級控制系統(tǒng)是過程控制中的一種多回路控制系統(tǒng)，是為了提高單回路控制系統(tǒng)的控制效果而提出來的一種控制方案。串級控制系統(tǒng)采用了兩個調(diào)節(jié)器，因此它的調(diào)節(jié)器的參數(shù)整定更復雜一些。在此過程中，介紹了對液位和流量進行檢測和轉換的常用元件，應用階躍響應曲線推導了廣義對象的傳遞函數(shù)，簡單地論述了串級控制系統(tǒng)的優(yōu)點，討論了它對控制效果的改善作用，并使用 matlab 仿真軟件對該系統(tǒng)進行了仿真 。 Cascade control system is one of the process control system, for improve the single control system control effect to brought out a control scheme. The two cascade control system single loop control system to certain structure form series together, it is not only a single loop control system fully functional, but also has many single loop control system had no merit. Cascade control system adopted two regulator, so it39。與此同時，為確保生產(chǎn)過程的安全，還要絕對保證液體不產(chǎn)生溢出。此時，單回路控制系統(tǒng)往往難以滿足這些要求。而串級控制就是其中一種提高控制品質(zhì)的有效方案。雙容水箱雖然結構簡單，但卻是最基本的過程空竹系統(tǒng)。復雜過程控制系統(tǒng)也是在簡單控制系統(tǒng)的基礎上構成的，即便是一些高級過程控制系統(tǒng)，也往往是將這類系統(tǒng)作為最低層的控制系統(tǒng)。因此工業(yè)上許多被控對象的整體或局部都可以抽象成雙容水箱的數(shù)學模型，具有很強的代表性，有較強的工業(yè)背景，對雙容水箱數(shù)學模型的建立是非常有意義的。本畢業(yè)設計課題針對液位與流量對象淺述了串級控制系統(tǒng)的主要設計方法和步驟，雖然只是串級控制系統(tǒng)的一個簡單的應用例子，但也初步綜合了自動控制原理、過程控制、檢測與傳感器技術、自動控制專業(yè)的知識，對于提高對專業(yè)知識的認識水平、培養(yǎng)實踐動手能力有重要意義。北方民族大學學士學位論文 基于 MATLAB 的液位與流量串級控制設計與仿真2第 1 章 概述隨著現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過程的發(fā)展，對控制系統(tǒng)的控制品質(zhì)提出了更高的要求。串級控制系統(tǒng)就是將兩個調(diào)節(jié)器串聯(lián)在一起工作，各自完成不同任務的系統(tǒng)結構。對液位與流量控制這種滯后較大、非線性的過程，串級控制優(yōu)點顯著。對流量和液位控制系統(tǒng)的仿真有一定的應用價值面對復雜的工業(yè)過程及環(huán)境，系統(tǒng)的仿真又顯得非常重要。MATLAB 環(huán)境下的 Simulink是當前眾多仿真軟件中功能最強大、最優(yōu)秀、最容易使用的一個用于系統(tǒng)建模、仿真和分析的動態(tài)仿真集成環(huán)境工具箱，且在各個領域都得到了廣泛的應用。液位和流量是工業(yè)生產(chǎn)過程中最常用的兩個測控參數(shù)，因此本畢業(yè)設計課題具有較大的現(xiàn)實意義。通過本畢業(yè)設計，能對過程控制、傳感器技術、電子技術、自動控制原理等課本上的基本原理、基本知識的有深刻的理解和應用，熟悉串級控制系統(tǒng)的設計步驟和方法，掌握工程整定參數(shù)方法，培養(yǎng)創(chuàng)新能力，加強動手能力，為今后工作打下一定的理論和實踐基礎。能在指導老師的幫助下解決設計中的各種問題，按計劃完成畢業(yè)設計各階段的任務，使設計的系統(tǒng)的各項指標達到要求。并以積極、認真的態(tài)度參加畢業(yè)設計答辯。前一個調(diào)節(jié)器稱為主調(diào)節(jié)器，它所檢測和控制的變量稱主變量（主被控參數(shù)），即工藝控制指標；后一個調(diào)節(jié)器稱為副調(diào)節(jié)器，它所檢測和控制的變量稱副變量（副被控參數(shù)），是為了穩(wěn)定主變量而引入的輔助變量。副回路由副變量檢測變送、副調(diào)節(jié)器、調(diào)節(jié)閥和副過程構成；主回路由主變量檢測變送、主調(diào)節(jié)器、副調(diào)節(jié)器、調(diào)節(jié)閥、副過程和主過程構成。二次擾動：作用在副被控過程上的，即包括在副回路范圍內(nèi)的擾動 [1]。根據(jù)擾動施加點的位置不同，分種情況進行分析：(1)擾動作用于副回路(2)擾動作用于主過程(3)擾動同時作用于副回路和主過程分析可以看到：在串級控制系統(tǒng)中，由于引入了一個副回路，不僅能及早克服進入副回路的擾動，而且又能改