基于matlab水箱液位控制系统的设计

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1、基于MATLAB水箱液位控制系统的设计太原理工大学过程控制系统课程设计设计名称水箱液位系统的控制设计专业班级自动化0902学号姓名指导教师专业班级自动化0902学号姓名成绩目录摘要III任务书IV第1章绪论41．1过程控制的定义41．2过程控制的目的41．3过程控制的特点51．4过程控制的发展与趋势5第2章水箱液位控制系统的原理62．1人工控制与自动控制62．2水箱液位控制系统的原理框图72．3水箱液位控制系统的数学模型8第3章水箱液位控制系统的组成113．1被控制变量的选择113．2执行器的选择1133PID控制器的选择143．4

2、液位变送器的选择15第4章PID控制规律174．1比例控制174．2积分控制I194．3微分控制D194．4比例积分控制PI204．5比例积分微分控制PID20第5章利用MATLAB进行仿真设计2051MATLAB设计2052MATLAB设计任务2153MATLAB设计要求2154MATLAB设计任务分析2155MATLAB设计内容25com的设计25com的设计25com副回路的匹配26com单回路PID控制的设计27com制系统的设计32com制系统的PID参数整定34总结36参考文献36摘要在人们生活以及工业生产等诸多领域经常

3、涉及到液位和流量的控制问题例如居民生活用水的供应饮料食品加工溶液过滤化工生产等多种行业的生产加工过程通常需要使用蓄液池蓄液池中的液位需要维持合适的高度既不能太满溢出造成浪费也不能过少而无法满足需求因此液面高度是工业控制过程中一个重要的参数特别是在动态的状态下采用适合的方法对液位进行检测控制能收到很好的效果PID控制比例积分和微分控制是目前采用最多的控制方法本文主要是对一水箱液位控制系统的设计过程涉及到液位的动态控制控制系统的建模PID算法传感器和调节阀等一系列的知识作为单容水箱液位的控制系统其模型为一阶惯性函数控制方式采用了PID算

4、法调节阀为电动调节阀选用的器件设备控制方案和算法是为了能最大限度地满足系统对诸如控制精度调节时间和超调量等控制品质的要求课程设计任务书班级自动化0902学生姓名朱智慧指导教师设计论文题目水箱液位控制系统设计主要研究内容设计供水水箱的液位控制系统要求在采用仪表控制的情况下设计一个单回路控制系统系统使用PID调节器各环节选用适当的仪表和器件设计控制系统的控制方式确定控制器参数并可以通过实验加以验证分析不同控制方式的控制规律和在不同控制方式下系统的特点系统在上下水流量发生变化时能快速恢复到设定值主要技术指标或研究目标本过程控制系统检测信号

5、控制信号及被控信号均采用ICE标准即电压1--5V电流4--20mA供电要求三相380V交流电24V直流电通过本课题的设计培养学生对自动控制系统的综合运用对自动化仪表的选型参数设计和调试的能力检验所学习专业知识的综合利用能力为今后工作打好基础基本要求1设计水箱液位控制的系统方案2各环节仪表的选型3设计控制系统的控制方式和PID参数4分析不同控制规律和不同参数下系统的特点主要参考资料及文献1．《过程控制系统和应用》李国勇主编机械工业出版社2．《过程控制与自动化仪表》侯志林主编机械工业出版社3．《自动化仪表与过程控制》施仁主编电子工业出

6、版社第1章绪论1．1过程控制的定义生产过程自动化一般是指石油化工冶金炼焦造纸建材陶瓷及电力发电等工业生产中连续的或按一定程序进行的生产过程的自动控制电力拖动及电动机运转等过程的自动控制一般不包括在内凡是采用模拟或数字控制方式对生产过程的某一或某些物理参数进行的自动控制通称为过程控制过程控制是自动控制学科的一个重要分支是对过程控制系统进行分析与综合1．2过程控制的目的生产过程中对各个工艺过程的物理量或称工艺变量有着一定的控制要求有些工艺变量直接表征生产过程对产品的数量与质量起着决定性的作用例如精馏塔的塔顶或塔釜温度一般在操作的压力不变

7、的情况下必须保持一定才能得到合格的产品加热炉出口温度的波动不能超出允许范围否则将影响后一段的效果化学反应器的反应温度必须保持平稳才能使效率达到指标有些工艺变量虽不直接影响产品的质量和数量然而保持其平稳却是使生产获得良好控制的前提例如用蒸汽加热反应器或在沸器如果在蒸汽总压波动剧烈的情况下要把反应温度或塔釜温度控制好将极为困难中间储槽的液位高度与气柜压力必须维持在允许的范围之内才能使物料平衡保持连续的均衡生产有些工艺变量是决定安全生产的因素例如锅炉汽包的水位受压容器的压力等不允许超出规定的限定否则将威胁生产安全还有一些工艺变量直接鉴定产

8、品的质量例如某些混合气体环境的污染因此减小工业生产对环境的影响也已纳入过程控制的目标范围综上所述过程控制的主要目标包括一下几个方面保障生产过程的安全和平稳达到预期的产量和质量尽可能地减少原材料和能源损耗把生产对环境的危害降低到最小程度