【正文】 ?????? 11 ????????? ????? ????????? 11 ??????????? ???? ????????? 11 ???????? ???? ????????? 11 六．結(jié)果與分析????????????? ???? ????????? 12 ??????? ???? ????????? 12 七 . 心得體會 ????????????? ????? ????????? 16 八．參考文獻(xiàn) ????????????? ???? ?????????? 17 附錄：實(shí)驗(yàn)總圖 ??? ???????? ???? ??????????? 18 佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院課程設(shè)計用紙 1 一．設(shè)計任務(wù)分析 在工業(yè)實(shí)際生產(chǎn)中，液位是過程控制系統(tǒng)的重要被控量，在石油﹑化工﹑環(huán)保﹑水處理﹑冶金等行業(yè)尤為重要。通過液位的檢測與控制，了解容器中的原料﹑半成品或成品的數(shù)量，以便調(diào)節(jié)容器內(nèi)的輸入輸出物料的平衡，保證生產(chǎn)過程中各環(huán)節(jié)的物料搭配得當(dāng)。如果控制系統(tǒng)設(shè)計欠妥，會造成生產(chǎn)中對液位控制的不 合理，導(dǎo)致原料的浪費(fèi)﹑產(chǎn)品的不合格，甚至造成生產(chǎn)事故，所以設(shè)計一個良好的液位控制系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)中有著重要的實(shí)際意義。 設(shè)備上包括的傳感器及執(zhí)行機(jī)構(gòu)如下（本次課程設(shè)計中的）：上、中、下三個水箱的壓力變送器，電磁閥，電動調(diào)節(jié)閥，變頻磁力泵，差壓變送器，壓力表，渦輪流量計等。 在設(shè)計控制系統(tǒng)的過程中，將利用到 MATLAB軟件和 MCGS組態(tài)軟件。 二．控制系統(tǒng)總體方案的設(shè)計 在本課程設(shè)計中， 要求學(xué)生以現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)裝置為基礎(chǔ)，進(jìn)行控制系統(tǒng)的設(shè)計，設(shè)定合適的 PID參數(shù)，以達(dá)到要求的控制系統(tǒng)性能指標(biāo)，并分析 PID的三個調(diào)整參數(shù)對控制系統(tǒng)的影響。 通過一 次 完整的生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)的設(shè)計，使學(xué)生在進(jìn)一步加深理解和掌握《過程控制系統(tǒng) 》課程中所學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)之上，著重訓(xùn)練學(xué)生將《過程檢測與控制儀表》、《自動控制原理》、《微機(jī)控制技術(shù)》和《過程工程基礎(chǔ)》等課程中所學(xué)到知識進(jìn)行綜合應(yīng)用。 按課程設(shè)計指導(dǎo)書提供的課題，根據(jù)給出的設(shè)計任務(wù)， 自己設(shè)計系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，分析系統(tǒng)的特點(diǎn)和系統(tǒng)特性， 按 “ 可選 ” 的被控對象設(shè)計相應(yīng)的控制系統(tǒng) ，并在實(shí)驗(yàn)室連接系統(tǒng)部件、構(gòu)造硬件系統(tǒng)。通過用控制器、監(jiān)控計算機(jī)和實(shí)驗(yàn)對象的聯(lián)機(jī) 調(diào)試、執(zhí)行、觀察結(jié)果，達(dá)到預(yù)期應(yīng)用功能和控制目的，比較不同方案的應(yīng)用效果，完整的設(shè)計任務(wù)佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院課程設(shè)計用紙 2 書。 依據(jù)工藝要求分析、比較、設(shè)計方案（對其合理性、工作原理及工作過程做出說明）。 控制方案的選擇及其論述，控制系統(tǒng)方框圖及其說明。 在 Matlab 上進(jìn)行仿真，調(diào)節(jié)控制器參數(shù)，獲得最佳控制效果 ，記錄調(diào)節(jié)器參數(shù)值以及仿真結(jié)果曲線。 仿真結(jié)果與實(shí)際 操作調(diào)試結(jié)果的比較說明。 撰寫規(guī)范化的說明書一份。容器 2的液位也不會影響容器 1的液位。令 Qi=ku，對液位 h則控制系統(tǒng)過程傳遞函數(shù)為： （ 27） 由上述分析可知，該過程傳遞函數(shù)為二階慣性環(huán)節(jié)，相當(dāng)于兩個具有穩(wěn)定趨勢的一階自平衡系統(tǒng)的串聯(lián)，因此也是一個具有自平衡能力的過程。由于該過程為兩個一階環(huán)節(jié)的串聯(lián)，過程等效時間常 數(shù) ，故總體反應(yīng)要較單一的一階環(huán)節(jié)慢 的多。 佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院課程設(shè)計用紙 4 三．回路參數(shù)整定 過程的數(shù)學(xué)模型是設(shè)計過程控制系統(tǒng)，確定控制方案，分析質(zhì)量指標(biāo)、整定調(diào)節(jié)器參數(shù)等的重要依據(jù)。 雙容對象兩個慣性環(huán)節(jié)的時間常數(shù)可按下述方法來確定。所以，在實(shí)際應(yīng)用時，往往采用兩種方法相結(jié)合來求得對象的數(shù)學(xué)模型。 試驗(yàn)法在實(shí)際的應(yīng)用中的關(guān)鍵的一個環(huán)節(jié)是過程響應(yīng)曲線的獲得，其中獲得佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院課程設(shè)計用紙 5 的方法有階躍響應(yīng)曲線法和矩形脈沖響應(yīng)曲線法兩種。一種是分析法，即根據(jù)過程的機(jī)理，物料或能量平衡關(guān)系求得它的數(shù)學(xué)模型；另一種是用實(shí)驗(yàn)的方法確定。 采用智能型電動調(diào)節(jié)閥，用來進(jìn)行控制回路流量的調(diào)節(jié)。具有精度高、控制單元與電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)一體化、操作方便等優(yōu)點(diǎn)， 控制信號 為 4～ 20mA DC或 1～ 5V DC， 輸出 4～ 20mA DC的閥位信號，使用和校正非常方便。檢查所有的測量原件和接線及其他原件均無誤后，再進(jìn)行下面的操作。 （ 3）啟動計算機(jī)組態(tài)軟件，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)選擇“雙容水箱液位單回路控制實(shí)驗(yàn)”。C:\Users\Jaclisy\Desktop\39。 plot(num(:,1),num(:,2)) hold on。.r39。MarkerSize39。.r39。MarkerSize39。) line([97,97],[0 ],39。,39。,39。,39。)。linestyle39。:39。color39。r39。 text(,39。) text(,39。) text(100,39。) text(271,39。) %hold on。 syms T1 T2 [T1,T2]=solve(39。,39。) T1 = T2 = G = exp(5*s) * 佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院課程設(shè)計用紙 8 2168 s^2 + s + 1 系統(tǒng)傳遞函數(shù)階躍曲線 四． PID 控制系統(tǒng)參數(shù)調(diào)節(jié) PID控制原理 目前，隨著控制理論的發(fā)展和計算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用， PID 控制技術(shù)日趨成熟?，F(xiàn)在有利用 PID控制實(shí)現(xiàn)的壓力、溫度、流量、液位控制器，能實(shí)現(xiàn) PID 控制功能的可編程控制器 (PLC)，還有可實(shí)現(xiàn) PID 控制的計算機(jī)系統(tǒng)等。 PID控制器問世至今已有近 70年歷史，它