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過程控制課程設計—三容水箱液位控制系統的設計-資料下載頁

2026-01-04 19:07本頁面

　　

【正文】 39)其仿真框圖如圖22所示：圖22 PID調節的仿真框圖得到其階躍響應曲線如下所示：圖23 PID調節H1的響應曲線圖24 PID調節H2的響應曲線圖25 PID調節H3的響應曲線從圖中看到，雖然實現了無靜差控制，但響應時間比較長，、的響應時間分別為3000s、2750s、2900s。超調量分別為15%、18%、5%。相對于單回路控制而言，明顯提高了動態響應過程，使得系統性能有了較大的改善，控制效果相對理想。串級反饋調節為提高的響應速度，采用串級控制方法，由于對、的調節品質沒有很高要求，因此，使用具有“粗調”作用的副控制器調節、具有“細調”作用的主控制器調節要求較高的。利用內環調節、使得、調節時間更短，從而間接提高的響應品質。串級調節器的設計方法使用兩步法：先整定內環，在整定外環。加一級水箱的液位的負反饋由于對、的調節品質沒有很高要求，允許有余差，故內環調節可以使用P調節，而液位是生產過程中的重要指標，要求很高，故在外環調節仍使用PID調節，但由于在單回路中PID調節的動態調節不滿意，故在串級調節中適當增加，即。在本次設計中，內環比例調節的比例系數。圖27 串級控制的仿真框圖圖28 串級控制的H1響應曲線圖29 串級控制的H2響應曲線圖30 串級控制的H3響應曲線由仿真結果可知，、的響應時間得到明顯的改善，分別為1000s、1500s、1750s。雖然的動態響應過程不理想，超調過大，但是在實際生產過程中并不會溢出物料罐，同時的超調減少了，而響應時間有了很大的改善。說明串級控制作用很理想。加二級水箱的液位的負反饋進行進一步的調節，加入二級水箱的液位負反饋。內環使用p調節，；外環使用PI調節，傳遞函數。圖31 串級控制加入二級水箱液位的負反饋仿真框圖內環使用p調節，；外環使用PI調節，傳遞函數。單位階躍響應如下圖：圖32 二級負反饋的H1響應曲線圖33 二級負反饋的H2響應曲線圖34 二級負反饋的H3響應曲線從圖中可以得知雖然、的超調量有明顯的改善，但是響應時間并沒有很大的改變。由于實際生產過程中對相應時間的要求比較高，故這種控制方法效果并不理想。加三級水箱的液位的負反饋加上三級負反饋，其中外環使用PI調節；第一層內環使用超前校正；第二層內環使用P調節。仿真框圖如圖35所示。圖35 串級控制加入三級負反饋仿真框圖階躍響應曲線如圖3338：圖36三級負反饋的H1響應曲線圖37三級負反饋的H2響應曲線圖38三級負反饋的H3響應曲線從上圖可以得知、的超調量分別為5%、40%、15%，響應時間沒有很大的改善，分別為2000s、2000s、2750s。但是對于實際生產過程也已經可以滿足要求了。綜上所述，根據各種控制方法的仿真結果可以得知，加一級水箱的液位的負反饋的串級控制效果最為顯著，控制最為理想。由于實際生產過程中對、的要求并不高，所以本次設計最終價采用這種方法進行三容水箱的控制。4 參考文獻【1】Pao . Process Control . [M] . Cambridge University Press【2】林德杰 . 過程控制儀表及控制系統 .[M] .【3】姜捷，鄭瑩等. 控制系統分析、設計和應用. [M]. 北京. 化學工業出版社. 2004【4】何離慶，朱文嘉等. 過程控制系統和裝置. [M]. 重慶. 重慶大學出版社. 200320

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