流量控制系統(tǒng)的設(shè)計與仿真畢業(yè)論文-閱讀頁
2025-07-08 23:26本頁面
【正文】 公式計算調(diào)節(jié)器參數(shù)： 調(diào)節(jié)器參數(shù)控制規(guī)律δTITDPδS PI PID本設(shè)計采用阻尼振蕩法。則有，傳遞函數(shù)的參數(shù)中，I值為0，K值比較小。根據(jù)上述公式，可得到PID參數(shù)： K1===.參數(shù)整定后系統(tǒng)曲線圖如下： 參數(shù)整定后單流量系統(tǒng)曲線圖 單閉環(huán)流量比值控制系統(tǒng)的仿真方案既然是單回路的比值系統(tǒng)，那即是調(diào)節(jié)器控制輸入流量直接進(jìn)行比值變化，假定比值系數(shù)為一個定值，模擬一個單回路流量比值控制系統(tǒng)，根據(jù)上面的經(jīng)驗，設(shè)計MATLAB仿真界面如下： 單回路比值控制系統(tǒng)仿真方案圖中比值系數(shù)K取常數(shù)值，比如3。得到較好的衰減過渡過程曲線。 雙閉環(huán)流量比值控制方案設(shè)計兩條回路，主副回路分別是主動量和從動量輸出，主回路輸出流量為主控流量Q1，副回路輸出流量為從動流量Q2。其中比值器數(shù)值K為一個常數(shù)，同上，：分別對2兩個輸出流量的PID調(diào)節(jié)器進(jìn)行參數(shù)整定。改變PID參數(shù)，：：利用同樣的原理，在相同時刻加入相同擾動，觀察系統(tǒng)穩(wěn)定性。單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)的自身振蕩不能消除，從而導(dǎo)致從動量跟著主動量的波動一起變化，使該系統(tǒng)控制后的流量不是一個定值。因此本次畢業(yè)設(shè)計采用雙閉環(huán)流量比值控制系統(tǒng)。主控流量Q1作為流程的輸入量，被控流量Q2作為流程輸出量，靜態(tài)時Q1=Q2，當(dāng)Q1發(fā)生變化時Q2也隨之變化，控制目的要求Q2趨近于Q1。根據(jù)動態(tài)物料平衡：Q1Q2=A(dh/dt)Q1Q2=A(dh/dt)則有：Q1=Q2+A（dh/dt）。傳遞函數(shù)為：W(s)=Q2(s)/Q1(s)=K/(TS+1).其中T為時間常數(shù)。利用階躍響應(yīng)實驗法，增減水箱的流入水量大小，從而改變水箱流出閥門實現(xiàn)對被控流量的階躍信號輸出。改變調(diào)節(jié)閥開度到OP2=40,即對上水箱輸入階躍信號，使流入流量階躍變化，其液位離開原平衡狀態(tài)。根據(jù)實驗獲得一組單流量階躍控制數(shù)據(jù): 輸入流量階躍響應(yīng)數(shù)據(jù)表161127123813491451015 單流量控制系統(tǒng)傳遞函數(shù)獲取根據(jù)參數(shù)表，利用MATLAB繪圖：x=0:1:15； y=[0 ]； p=plot(x,y)；階躍響應(yīng)擾動值為10，則靜態(tài)放大系數(shù)K=階躍響應(yīng)曲線的穩(wěn)態(tài)值與階躍擾動值之比K0=/.==T0、2T0、3T0。由此可知，任一瞬時主動流量Q1和從動流量Q2所對應(yīng)變送器的輸出電流分別為I1=Q1/Q1max*16+4 （1）I2=Q2/Q2max*16+4 （2）式中Q1max和Q1max分別為Q1和Q2最大流量值。假定設(shè)計要求Q2/Q1=k,則式（1）可改寫為Q1=（I14）/ Q1max （3）同理式（2）也可改寫為Q2=（I24）/ Q2max （4）于是求得Q2/Q1=（I24） /（ I14）* Q2max/Q1max折算成儀表的比值系數(shù)K1為：K1=K*Q1max/Q2max即比值控制器的比值系數(shù)K1=*20/≈2. 比值控制系統(tǒng)傳遞函數(shù)獲取根據(jù)比值系數(shù)，控制下方閥門開度，可獲得一組流量變化數(shù)據(jù)。求出T=(s)=(30s+1).6 流量控制系統(tǒng)設(shè)計 單回路流量控制系統(tǒng)設(shè)計由于實驗裝置自帶控制閥門，流量控制通過改變閥門開度來實現(xiàn)，所以比較方便控制。由于系統(tǒng)的控制任務(wù)是維持被控制量恒定不變，即在穩(wěn)態(tài)時總等于給定值。系統(tǒng)的控制方框圖： 單流量控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖根據(jù)結(jié)構(gòu)圖，：創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫變量： 模擬I/O點(diǎn)配置 數(shù)據(jù)I/O點(diǎn)配置其中Q1為系統(tǒng)設(shè)定流量，即主控流量，Q2為系統(tǒng)從動流量。要求從動量Q2能跟隨主動量Q1變化而變化，并且兩者之間保持一個定值的比例關(guān)系，即Q2/Q1=K。只要通過更改力控組態(tài)軟件設(shè)計的人機(jī)界面里的輸入流量值，即可改變系統(tǒng)輸出流量結(jié)果，并且會隨著系統(tǒng)的控制目的進(jìn)行相應(yīng)的變化。單流量控制系統(tǒng)的被控流量逐漸趨于設(shè)定流量并且穩(wěn)定，流量比值控制系統(tǒng)的流量在控制初期比較亂，但隨后系統(tǒng)慢慢趨于穩(wěn)定，從動流量隨著主動流量產(chǎn)生固定變化，變化趨勢跟比值系數(shù)慢慢吻合，最后呈現(xiàn)穩(wěn)定的比值控制趨勢。最后在matlab的simulink界面仿真時波形穩(wěn)定無誤。對于邏輯管理和過程控制有了更深刻的認(rèn)識。并且在力控人機(jī)界面顯示數(shù)據(jù)的時候也有一點(diǎn)小問題，但都無傷大雅。但是在外界很多地方應(yīng)用很廣泛。這種流量控制系統(tǒng)的控制效果較為明顯，在實驗類應(yīng)用中頗為廣泛。31
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