畢業(yè)設(shè)計--雙容水箱液位串級控制-資料下載頁

【導(dǎo)讀】原理以及過程控制系統(tǒng)和仿真的基本方法。先對未加校正的串級控制進(jìn)行仿真，控制以及單回路反饋控制系統(tǒng)進(jìn)行比較。[1]王再英,劉懷霞.過程控制系統(tǒng)與儀表[M].北京：人民郵電出版社,[4]盧京潮.自動控制原理[M].北京：人民郵電出版社,[5]劉永信，陳志梅.現(xiàn)代控制理論[M].北京:北京大學(xué)出版社,得當(dāng)與否，關(guān)系到車間的生產(chǎn)狀況；鍋爐汽包液位的控制，如果鍋爐內(nèi)液位過低，產(chǎn)品的質(zhì)量與成本等。定危險性的工作性質(zhì)，極容易出現(xiàn)操作失誤，引起事故，造成廠家損失。在本設(shè)計中以液位控制系統(tǒng)的水箱作為研究對象，水箱的液位為被控制量，選擇了出水閥門作為控制系統(tǒng)的執(zhí)行機構(gòu)?？刂剖强刂葡到y(tǒng)中應(yīng)用最為廣泛的一種控制算法。果，必須合理的確定PID的控制參數(shù)，使之具有合理的數(shù)學(xué)模型。數(shù)量，對液位進(jìn)行及時有效的控制是非常必要的。

　　

【正文】 、 I、 D 參數(shù)，觀察系統(tǒng)性能的變化 ，研究各調(diào)節(jié)器的作用。 A． 保持 I、 D 參數(shù)為定值，改變 P 參數(shù)，階躍響應(yīng)曲線如下： 參數(shù)： K1=7， Ti=， TD= 畢業(yè)設(shè)計論文 18 圖 44 單回路 MATLAB 仿真階躍響應(yīng)曲線波形圖 參數(shù)： K1=2， Ti=， TD= 圖 45 單回路 MATLAB 仿真階躍響應(yīng)曲線波形圖 比較不同 P 參數(shù)值下系統(tǒng)階躍響應(yīng)曲線可知，隨著 K 的減小，最大動態(tài)偏差減小，余差增大，衰減率增大，振蕩頻率減小。 B． 保持 P、 D 參數(shù)為定值，改變 I 參數(shù)，階躍響應(yīng)曲線如下： 參數(shù)： K1=12， Ti=10， TD= 畢業(yè)設(shè)計論文 19 圖 46 單回路 MATLAB仿真階躍響應(yīng)曲線波形 圖 參數(shù)： K1=12， Ti=1， TD= 圖 47 單回路 MATLAB仿真階躍響應(yīng)曲線波形圖 比較不同 I 參數(shù)值下系統(tǒng)階躍響應(yīng)曲線可知，隨著 Ti 的減小，最大動態(tài)偏差增大，衰減率減小，振蕩頻率增大。 畢業(yè)設(shè)計論文 20 C． 保持 P、 I 參數(shù)為定值，改變 D 參數(shù)，階躍響應(yīng)曲線如下： 參數(shù)： K1=12， Ti=， TD= 圖 48 單回路 MATLAB 仿真階躍響應(yīng)曲線波形圖 參數(shù)： K1=12， Ti=， TD= 圖 49 單回路 MATLAB 仿真階躍響應(yīng)曲線波形圖 比較不同 D 參數(shù)值下系統(tǒng)階躍響應(yīng)曲線可知，而且隨著 D 參數(shù)的減小，最大動態(tài)偏差增大，衰減率減小，振蕩頻率減小。 畢業(yè)設(shè)計論文 21 經(jīng)過多組驗證，最后得出，當(dāng)參數(shù)： K1=12， Ti=40， TD= 時，系統(tǒng)比較完善，其仿真如下圖 圖 410 單回路 MATLAB 仿真階躍響應(yīng)曲線波形圖 得出：調(diào)節(jié)時間 ts =9s，超調(diào)量 σ %=4%, 靜態(tài)誤差 ess = 可見，穩(wěn)態(tài)誤差沒有達(dá)到要求。 串級控制系統(tǒng)的仿真 無調(diào)節(jié)模塊的串級控制系統(tǒng) 對系統(tǒng)只加了串級，不加調(diào)節(jié)模塊的系統(tǒng)框圖如下 圖 411 無調(diào)節(jié)模塊的串級系統(tǒng)框圖 畢業(yè)設(shè)計論文 22 對其進(jìn)行仿真，如下： 圖 412 串級無矯正 MATLAB 仿真階躍響應(yīng)曲線波形圖 加入調(diào)節(jié)模塊的串級控制系統(tǒng) 對上面系統(tǒng)加入調(diào)節(jié)模塊后的系統(tǒng)框圖 圖 413 串級控制系統(tǒng)的 MATLAB 仿真框圖 系統(tǒng)的階躍響應(yīng)如下圖所示： 參 數(shù)： K1=12， Ti=， TD=， K2=12 畢業(yè)設(shè)計論文 23 圖 414 串級 MATLAB 仿真階躍響應(yīng)曲線波形圖 得出：調(diào)節(jié)時間 ts =7s，超調(diào)量σ %=3%, 靜態(tài)誤差 ess =0 可見，各項技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到要求。 單回路控制系統(tǒng)和串級控制系統(tǒng)的比較 經(jīng)過上面單回路控制系統(tǒng)和串級控制系統(tǒng)的最終數(shù)據(jù)的比較，我們可 以看出 串級控制系統(tǒng)是改善和提高控制品質(zhì)的一種極為有效的控制方案。由于在系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)上多了一個副回路，所以具有以下一些特點： 7 \ l O* {39。 A4 z ?, A 改善了過程的動態(tài)特性 5 q* i, Z$ m$ p0 X39。 u 串級控制系統(tǒng)比單回路控制系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上多了一個副回路，減小了該回路中環(huán)節(jié)的時間常數(shù)，增加了它的帶寬，從而使系統(tǒng)的響應(yīng)加快，控制更為及時。 B 具有較強的抗擾動能力 在串級控制系統(tǒng)中，主、副調(diào)節(jié)器放大系數(shù)的乘積愈大，則系統(tǒng)的抗擾動能力愈強，控制質(zhì)量愈好。串級控制系統(tǒng)由于存在副回路，只要擾動進(jìn)入副回路，不等它影響到主參數(shù)的變化，通過副回路的及時調(diào)節(jié)，該擾動對主參數(shù)的影響就會大大地削弱或完全消除，從而提高了主參數(shù)的控制質(zhì)量。 9 [7 M$ @0 e0 n, C 具有一定的自適應(yīng)能力 , Q. R, O* t. p2 r4 \( B 串級控制系統(tǒng)，就其主回路來看是一個定值控制系統(tǒng)，而副回路則是一個隨動系統(tǒng)。主調(diào)節(jié)器的輸出能按照負(fù)荷和操作條件 的變化而變化，從而不斷改變副調(diào)節(jié)器的給定值，使副回路調(diào)節(jié)器的給定值適應(yīng)負(fù)荷并隨操作條件而變化，畢業(yè)設(shè)計論文 24 即具有一定的自適應(yīng)能力。 畢業(yè)設(shè)計論文 25 第五章 全文總結(jié) 本文介紹了雙容水箱液位串級控制系統(tǒng)的設(shè)計。通過和其他控制算法比較，最終 采用串級控制對雙容水箱實現(xiàn)液位控制， 通過學(xué)習(xí)和了解 PID 算法及串級控制的工作原理，理論聯(lián)系實際，實現(xiàn)了以雙容水箱為對象，建立數(shù)學(xué)模型，在 matlab 軟件環(huán)境下，對控制水箱液位的控制算法進(jìn)行仿真研究。經(jīng)過這段時間的認(rèn)真學(xué)習(xí)，得出以下結(jié)論： 1）通 過本次設(shè)計，學(xué)會了系統(tǒng)建模的一般步驟，掌握了分析簡單系統(tǒng)特性的一般方法，并對系統(tǒng)中的控制器、執(zhí)行器、控制對象等各個部分有了更加直觀的認(rèn)識。 2）基本掌握了簡單系統(tǒng)模型的 PID 參數(shù)整定方法，對 PID 調(diào)節(jié)器中的 P、I、 D 各個參數(shù)的功能、特性有了更加深刻的認(rèn)識。 3)通過仿真驗證了串級控制對干擾的強烈抑制能力，仿真過程中也熟悉了控制系統(tǒng)中 MATLAB 仿真的基本方法，相信對以后的學(xué)習(xí)會有所幫助。 4）從設(shè)計內(nèi)容來講，或許學(xué)習(xí)的是僅僅過程控制，學(xué)習(xí)的僅僅是 MATLAB的操作，但設(shè)計過程中，從設(shè)計思想，到研究方法，再到 結(jié)論總結(jié)都培養(yǎng)了自己的學(xué)習(xí)研究能力，這也許更重要。 參考文獻(xiàn) 畢業(yè)設(shè)計論文 26 [1] 王再英 ,劉懷霞 .過程控制系統(tǒng)與儀表 [M]. 北京：人民郵電出版社 , [2] 胡兵 .過程控制 [M].上海： 機械工程出版社 , [3] 胡壽松 .自動控制原理 [M].北京 :機械工程出版社 , [4] 盧京潮 .自動控制原理 [M]. 北京：人民郵電出版社 , [5] 劉永信，陳志梅 .現(xiàn)代控制理論 [M].北京 :北京大學(xué)出版社 , [6] 薛定宇，陳陽泉 .系統(tǒng)仿真技術(shù) 與應(yīng)用 [M]. 北京 :清華大學(xué)出版社 , [7] 王正林，王勝開 .MATLAB 與控制系統(tǒng)仿真 [M].山東 :電子工程出版社 , [8] 陳陽泉 .過程控制與 SIMULINK 應(yīng)用 [M].北京 :電子工業(yè)出版社 , [9] 金以慧 .過程控制 [M].北京 :清華大學(xué)出版社 , [10] 陳陽泉 .過程控制與 SIMULINK 應(yīng)用 [M].北京 :電子工業(yè)出版社 , [11] 俞金壽，孫自強 .過程控制系統(tǒng) [M].北京 :機械工業(yè)出版社 ,2021. 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[13] 周慶海，翁維勤 .過程控制系統(tǒng)工程設(shè)計 [M].北京 :化學(xué)工業(yè)出版社 ,1992. 致 謝 畢業(yè)設(shè)計論文 27 歷經(jīng) 這么長時間 ，終于能將一些想法以論文的形式呈現(xiàn)出來。在這過程中得到了我的指導(dǎo)老師 趙靜老師 的悉心指導(dǎo)。在論文選題、論文寫作過程中， 趙老師 都多次與我討論， 時常督促著我抓緊論文的進(jìn)度。 碰到問題 老師 給予我的不是現(xiàn)成的答案而是尋求答案的思路和方法，讓我在完成一篇畢業(yè)論文的過程中得到的不僅是知識上更是思維上的突破。 在此我向?qū)煴硎局孕?的感謝！ 我要感謝 老師 給我提供 了好的條件 ，他給了我很多幫助，不僅僅是物質(zhì)上，更多的 是精神上的。 謝謝 你 對我的指導(dǎo)和幫助！ 同樣很感謝和我一起做畢設(shè)的同學(xué)們，我們在一個團(tuán)隊中，一起提高，一起奮斗著，希望我們的友誼長存。 時光匆匆，轉(zhuǎn)眼間在母校度過了我的大學(xué)生涯。感謝母校在學(xué)習(xí)上、生活上給我的幫助，在這里有誨人不倦的老師，是他們引導(dǎo)我在知識的海洋里徜徉；在這里有著積極上進(jìn)、勤奮好學(xué)的同學(xué)，與他們一道，我們演繹出了大學(xué)的精彩和美好。 同時，感謝所有任課老師和同學(xué)在這四年來對我的指導(dǎo)和幫助，是他們教會了我專業(yè)知識，教 會了我如何學(xué)習(xí)、如何做人。使我在各方面取得顯著的進(jìn)步。 祝所有的老師培養(yǎng)出更多的優(yōu)秀人才！祝所有的同學(xué)在以后的人生道路上大展宏圖！ 畢業(yè)設(shè)計小結(jié) 畢業(yè)設(shè)計論文 28 通過此次畢業(yè)設(shè)計，我不僅把知識融會貫通，而且豐富了大腦，同時在查找資料的過程中了解了許多課外知識，開拓了視野，使自己在專業(yè)知識方面和動手能力方面有了質(zhì)的飛躍。 畢業(yè)設(shè)計是我作為一名學(xué)生即將完成學(xué)業(yè)的最后一次作業(yè)，他既是對學(xué)校所學(xué)知識的全面總結(jié)和綜合應(yīng)用，又為今后走向社會的實際操作應(yīng)用鑄就了一個良好開端，畢業(yè)設(shè)計是我對所學(xué) 知識理論的檢驗與總結(jié)，能夠培養(yǎng)和提高設(shè)計者獨立分析和解決問題的能力；是我在校期間向?qū)W校所交的最后一份綜和性作業(yè) .畢業(yè)的時間一天一天的臨近，畢業(yè)設(shè)計也接近了尾聲。在不斷的努力下我的畢業(yè)設(shè)計終于完成了。在沒有做畢業(yè)設(shè)計以前覺得畢業(yè)設(shè)計只是對這幾年來所學(xué)知識的大概總結(jié)，但是真的面對畢業(yè)設(shè)計時發(fā)現(xiàn)自己的想法基本是錯誤的 ,畢業(yè)設(shè)計不僅是對前面所學(xué)知識的一種檢驗，而且也是對自己能力的一種提高。通過這次畢業(yè)設(shè)計使我明白了自己原來知識太理論化了，面對單獨的課題的是感覺很茫然。通過這次畢業(yè)設(shè)計，我才明白學(xué)習(xí)是一個長期積累的過 程，在以后的工作、生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，努力提高自己知識和綜合素質(zhì)。總之，不管學(xué)會的還是學(xué)不會的的確覺得困難比較多，真是萬事開頭難，不知道如何入手。最后終于做完了有種如釋重負(fù)的感覺。此外，還得出一個結(jié)論：知識必須通過應(yīng)用才能實現(xiàn)其價值！有些東西以為學(xué)會了，但真正到用的時候才發(fā)現(xiàn)是兩回事，所以我認(rèn)為只有到真正會用的時候才是真的學(xué)會了。在設(shè)計過程中，我通過查閱大量有關(guān)資料，與同學(xué)交流經(jīng)驗和自學(xué)，并向老師請教等方式，使自己學(xué)到了不少知識，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。 在整個設(shè)計中我懂得了許多東西 ，也培養(yǎng)了我獨立工作的能力，樹立了對自己工作能力的信心，相信會對今后的學(xué)習(xí)工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動手的能力，使我充分體會到了在創(chuàng)造過程中探索的艱難和成功時的喜悅。雖然這個設(shè)計做的也不太好，但是在設(shè)計過程中所學(xué)到的東西是這次畢業(yè)設(shè)計的最大收獲和財富，使我終身受益。29 膄芃薃蠆羆艿薃袁節(jié)膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肅芅蕿袈羋膁蚈羀肁蒀蚇蝕襖莆蚇螂肀莂蚆羅袂羋蚅蚄膈膄蚄螇羈蒂蚃衿膆莈螞羈罿芄螁蟻膄膀螁螃羇葿螀裊膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿 蒂莃螞肂莈蒂螄羋芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羈莀蒈羃膇芆蕆蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃蠆羆艿薃袁節(jié)膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肅芅蕿