過(guò)程控制課程設(shè)計(jì)—三容水箱液位控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)-閱讀頁(yè)
2025-01-28 19:07本頁(yè)面
【正文】 器的傳遞函數(shù)為： (33)其仿真框圖如圖18所示：圖18 PI調(diào)節(jié)的仿真框圖圖19 PI調(diào)節(jié)的響應(yīng)曲線圖20 PI調(diào)節(jié)的響應(yīng)曲線圖21 PI調(diào)節(jié)的響應(yīng)曲線從圖121中可以得到，響應(yīng)時(shí)間太長(zhǎng)，完全不符合實(shí)際生產(chǎn)的要求，、超調(diào)也很大，分別為70%和30%。 PID調(diào)節(jié)器本次設(shè)計(jì)采用NO OVERSHOOT這種情況，即 (34) (35) (36)在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，制造商一般并不使用 (37)而使用 (38)其中為系數(shù)，取值范圍為，本次設(shè)計(jì)中，取，則 (39)其仿真框圖如圖22所示：圖22 PID調(diào)節(jié)的仿真框圖得到其階躍響應(yīng)曲線如下所示：圖23 PID調(diào)節(jié)H1的響應(yīng)曲線圖24 PID調(diào)節(jié)H2的響應(yīng)曲線圖25 PID調(diào)節(jié)H3的響應(yīng)曲線從圖中看到，雖然實(shí)現(xiàn)了無(wú)靜差控制，但響應(yīng)時(shí)間比較長(zhǎng)，、的響應(yīng)時(shí)間分別為3000s、2750s、2900s。相對(duì)于單回路控制而言，明顯提高了動(dòng)態(tài)響應(yīng)過(guò)程，使得系統(tǒng)性能有了較大的改善，控制效果相對(duì)理想。利用內(nèi)環(huán)調(diào)節(jié)、使得、調(diào)節(jié)時(shí)間更短，從而間接提高的響應(yīng)品質(zhì)。加一級(jí)水箱的液位的負(fù)反饋由于對(duì)、的調(diào)節(jié)品質(zhì)沒(méi)有很高要求，允許有余差，故內(nèi)環(huán)調(diào)節(jié)可以使用P調(diào)節(jié)，而液位是生產(chǎn)過(guò)程中的重要指標(biāo)，要求很高，故在外環(huán)調(diào)節(jié)仍使用PID調(diào)節(jié)，但由于在單回路中PID調(diào)節(jié)的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)不滿意，故在串級(jí)調(diào)節(jié)中適當(dāng)增加，即。圖27 串級(jí)控制的仿真框圖圖28 串級(jí)控制的H1響應(yīng)曲線圖29 串級(jí)控制的H2響應(yīng)曲線圖30 串級(jí)控制的H3響應(yīng)曲線由仿真結(jié)果可知，、的響應(yīng)時(shí)間得到明顯的改善，分別為1000s、1500s、1750s。說(shuō)明串級(jí)控制作用很理想。內(nèi)環(huán)使用p調(diào)節(jié)，；外環(huán)使用PI調(diào)節(jié)，傳遞函數(shù)。單位階躍響應(yīng)如下圖：圖32 二級(jí)負(fù)反饋的H1響應(yīng)曲線圖33 二級(jí)負(fù)反饋的H2響應(yīng)曲線圖34 二級(jí)負(fù)反饋的H3響應(yīng)曲線從圖中可以得知雖然、的超調(diào)量有明顯的改善，但是響應(yīng)時(shí)間并沒(méi)有很大的改變。加三級(jí)水箱的液位的負(fù)反饋加上三級(jí)負(fù)反饋，其中外環(huán)使用PI調(diào)節(jié)；第一層內(nèi)環(huán)使用超前校正；第二層內(nèi)環(huán)使用P調(diào)節(jié)。圖35 串級(jí)控制加入三級(jí)負(fù)反饋仿真框圖階躍響應(yīng)曲線如圖3338：圖36三級(jí)負(fù)反饋的H1響應(yīng)曲線圖37三級(jí)負(fù)反饋的H2響應(yīng)曲線圖38三級(jí)負(fù)反饋的H3響應(yīng)曲線從上圖可以得知、的超調(diào)量分別為5%、40%、15%，響應(yīng)時(shí)間沒(méi)有很大的改善，分別為2000s、2000s、2750s。綜上所述，根據(jù)各種控制方法的仿真結(jié)果可以得知，加一級(jí)水箱的液位的負(fù)反饋的串級(jí)控制效果最為顯著，控制最為理想。4 參考文獻(xiàn)【1】Pao . Process Control . [M] . Cambridge University Press【2】林德杰 . 過(guò)程控制儀表及控制系統(tǒng) .[M] .【3】姜捷，鄭瑩等. 控制系統(tǒng)分析、設(shè)計(jì)和應(yīng)用. [M]. 北京. 化學(xué)工業(yè)出版社. 2004【4】何離慶，朱文嘉等. 過(guò)程控制系統(tǒng)和裝置. [M]. 重慶. 重慶大學(xué)出版社. 200320
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