单容水箱液位控制系统设计

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1、单容水箱液位控制系统设计分类号密级UDC过程控制系统设计作业学生姓名任课教师xxxxxx学号xxxx工程学院自动化及测控系院、系、中心专业年级xxxx级自动化提交日期中国海洋大学文档历史摘要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

2、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；SimulinkIAbstractDesignonWaterLevelControlinaTankAbstractThisthesisprovidesdesignmethodsofsingleclosed-loopcontrolsystem,cascadecontrolsystemandfeedforwardcontrolsystemaboutthecontr

3、olledobjectasinglewatertank,anditachievesthegoalofcontrollinglevel.Foreverykindofcontrolsystem,simulationmodelisestablishedbyusingsimulationtoolMatlab,simulationcurvescananalysistheperformanceofcontrolsystem,suchasthemaximumpercentovershoot,settlingtime,attenuationrateandIAE.Thedesignofsingle

4、closed-loopcontrolsystemincludesdesignsofP,I,PIandPID.Thecontrollerparameteristunedbyfrequencyresponseofattenuationrateandtheattenuationcurve.Allthecontroldesignmethodsincludedarecomparedbysimulationcurvesandperformanceindexesandwefinallyfindthatcascadecontrolandfeedforwardcontrolareabletoimp

5、rovesystem’sperformance.Keywords:PID；Cascade；Feedforward-feedback；Parametertuning；SimulinkII目录目录摘要..................................................................................................................................IABSTRACT........................................................

6、....................................................................II123设计要求及内容.........................................................................................................1单容水箱系统建模...................................................................................................

7、..3单闭环控制系统设计..................................................................................................53.13.23.33.4456比例控制系统设计..........................................................................................................5积