控制系统仿真课程设计：双容水箱液位控制系统仿真

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1、内蒙古科技大学控制系统仿真课程设计说明书内蒙古科技大学控制系统仿真课程设计说明书题目：双容水箱液位控制系统仿真学生姓名：韩文飞学号：1167106339专业：自动化班级：自-2011-3指导教师：梁丽IIIIII内蒙古科技大学控制系统仿真课程设计说明书课程名称控制系统仿真设计题目双容水箱液位控制系统仿真指导教师梁丽时间2012.10.29~2012.11.02一、教学要求1、学会收集和查阅资料，学会针对指定控制系统建立数学模型的方法；2、学会使用Matlab/Simulink建模和仿真的方法；3、掌握控制器的设计方法，以及控制器参数整定和优化的方法。二、设计

2、资料及参数定值QiLT104记录Qoh双容水箱结构图FV1011、双容水箱逻辑结构上图所示。水流入量Qi由调节阀u（FV101）控制，流出量Qo则由用户通过负载阀R来改变，被调量为下水箱水位h，分析水位在调节阀开度扰动下的动态特性。2、对某种型号的水箱，在某一平衡点附近，建立其线性化模型，其中各参数分别为：T1=80s，T2=80s，K1=KuR1=1，K2=R2/R1=1，。三、设计要求及成果1、分析系统，根据物料平衡原理（即液位平衡状态下，流出量必然等于流入量）和给出的参数推导系统的数学模型；2、将数学模型转变为仿真模型，并用Matlab/Simulin

3、k实现求其动态响应；3、设计合理的控制器（控制算法）控制下水箱液位，使其尽量满足稳、准、快的要求；4、针对大滞后系统，可以用Simulink搭建带有Smith预估器的PID控制器，将该模块嵌入到控制系统中直接控制。并与第三步设计的控制器的控制效果进行比较；IIIIII内蒙古科技大学控制系统仿真课程设计说明书5、完成5000字左右的课程设计报告（包括设计原理、设计过程及结果分析几部分），要求给出设计的模型图和仿真曲线图。四、进度安排1、根据给定的参数或工程具体要求，收集和查阅资料（一天）2、Matlab/Simulink建模（一天）3、控制系统设计与优化（两天

4、）4、编写课程设计说明书（一天）五、评分标准1）工作态度（占10%）；2）基本技能的掌握程度（占20%）；3）方案的设计是否可行和优化(40%)；4）课程设计技术设计书编写水平(占30%)。分为优、良、中、合格、不合格五个等级。六、建议参考资料1、李国勇，控制系统数字仿真与CAD[M]，北京：电子工业出版社，2003，92、王丹力，MATLAB控制系统设计仿真应用[M]，北京：中国电力出版社，2007，92、薛定宇，控制系统仿真与计算机辅助设计[M]，北京：机械工业出版社，2005，13、金以慧，过程控制[M]，北京：清华大学出版社，2003，6IIIIII

5、内蒙古科技大学控制系统仿真课程设计说明书摘要随着工业生产的飞速发展，人们对生产过程的自动化控制水平、工业产品和服务产品质量的要求也越来高。每一个先进、实用控制算法和监测算法的出现都对工业生产具有积极有效的推动作用。然而，当前的学术研究成果与实际生产应用技术水平并不是同步的，通常情况下实际生产中大规模应用的算法要比理论方面的研究滞后几年，甚至有的时候这种滞后相差几十年。这是目前控制领域所面临的最大问题，究其根源主要在于理论研究尚缺乏实际背景的支持，一旦应用于现场就会遇到各种各样的实际问题，制约了其应用。本设计设计的课题是双容水箱的PID液位控制系统的仿真。在设

6、计中，主要针对双容水箱进行了研究和仿真。本文的主要内容包括：对水箱的特性确定与实验曲线分析，通过实验法建立了液位控制系统的水箱数学模型，设计出了控制系统，针对所选液位控制系统选择合适的PID算法。用MATLAB/Simulink建立液位控制系统，调节器采用PID控制系统。通过仿真参数整定及各个参数的控制性能，对所得到的仿真曲线进行分析，总结了参数变化对系统性能的影响。关键词：MATLAB；PID控制；液位系统仿真IIIIII内蒙古科技大学控制系统仿真课程设计说明书目录第一章控制系统仿真概述21.1控制系统计算机仿真21.2控制系统的MATLAB计算与仿真2第

7、二章PID控制简介及其整定方法62.1PID控制简介62.1.1PID控制原理62.1.2PID控制算法72.2PID调节的各个环节及其调节过程82.2.1比例控制与其调节过程82.2.2比例积分调节92.2.3比例积分微分调节102.3PID控制的特点102.4PID参数整定方法11第三章双容水箱液位控制系统设计123.1双容水箱结构123.2系统分析123.3双容水箱液位控制系统设计153.3.1双容水箱液位控制系统的simulink仿真图153.3.2双容水箱液位控制系统的simulink仿真波形16第四章课程设计总结1718内蒙古科技大学控制系统仿真

8、课程设计说明书第一章控制系统仿真概述1.1控制系统计