单容水箱液位控制系统设计

《单容水箱液位控制系统设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、分类号密级UDC过程控制系统设计作业单容水箱液位控制系统设计学生姓名xxxxxx学号xxxxxxxxxxxx任课教师xxxx院、系、中心工程学院自动化及测控系专业年级xxxx级自动化提交日期2013年10月日中国海洋大学文档历史序号说明编制人版本号编制日期1文档创建xxWord20072013.10.222水箱建模xxWord20072013.11.103P、I设计及仿真xxWord20072013.11.154PI、PID设计及仿真xxWord20102013.11.235单闭环修改xxWord20132013.12.16串级设计及仿真xxWord20132013.12.117串级设

2、计及仿真xxWord20132013.12.258串级修改xxWord20132013.12.279前馈设计及仿真xxWord20132013.12.2810实验报告xxWord20132013.12.2911实验报告xxWord20132013.12.3012总结、摘要及参考文献xxWord20132013.12.30摘要单容水箱液位控制系统设计摘要本论文以单容水箱为被控对象，给出了单闭环控制系统、串级控制系统和前馈反馈控制系统的设计方案，实现对水箱液位的控制。本论文还针对每种控制系统，在Matlab的Simulink中建立仿真模型进行仿真，得到仿真曲线，并且利用仿真曲线分析控制系统

3、的性能，例如最大动态偏差、调节时间、衰减率和积分性能指标IAE等。单闭环控制系统的设计包括P、I、PI和PID的设计。本文分别通过衰减频率特性法（理论整定法）和衰减曲线法（工程整定法）对控制器参数进行了整定。本论文还通过比较各控制系统的仿真曲线和系统性能指标，对各种控制系统设计方案进行了比较，发现串级控制和前馈反馈控制可提高系统性能。关键词：PID；串级；前馈反馈；参数整定；SimulinkIIAbstractDesignonWaterLevelControlinaTankAbstractThisthesisprovidesdesignmethodsof singleclosed-lo

4、opcontrolsystem, cascadecontrolsystem andfeedforward  controlsystemaboutthecontrolledobjectasingle watertank , anditachievesthegoalofcontrollinglevel. Foreverykindofcontrolsystem, simulationmodelisestablishedbyusingsimulationtoolMatlab,simulationcurvescananalysistheperformanceof controlsystem, s

5、uchasthemaximumpercentovershoot, settlingtime, attenuationrateandIAE. Thedesignof singleclosed-loopcontrol system includesdesignsofP, I, PI andPID. Thecontrollerparameteristunedbyfrequencyresponseofattenuationrateandtheattenuationcurve.Allthe controldesignmethodsincludedarecomparedbysimulationcu

6、rvesand performanceindexesandwefinallyfindthatcascadecontrolandfeedforwardcontrol areabletoimprove system’sperformance.Keywords:PID；Cascade；Feedforward-feedback；Parametertuning；SimulinkII目录目录摘要IABSTRACTII1设计要求及内容12单容水箱系统建模33单闭环控制系统设计53.1比例控制系统设计53.2积分控制系统设计73.3比例-积分控制系统设计93.4比例-积分-微分控制系统设计124串级控

7、制控制方案设计165前馈控制方案设计186实验室水箱实验报告196.1压力单闭环实验196.2液位单闭环实验206.3上水箱液位和流量组成串级实验226.4前馈反馈控制实验247总结26参考文献27附录28单容水箱控制系统设计1设计要求及内容图1单容水箱液位控制系统单容水箱液位控制系统如题图1所示。已知F=1000cm2，R=0.03s/cm2。调节阀为气关式，其静态增益，液位变送器静态增益。(1)画出该系统的传递方框图；(2)对单容水箱、调节