单容水箱液位控制系统设计.doc

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1、.....过程控制系统设计作业单容水箱液位控制系统设计学生文强学号2212130任课教师珑院、系、中心专科部专业生产过程自动化提交日期2015年10月日.资料........太原科技大学.资料........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

2、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；Simulink.资料........DesignonWaterLevelControlinaTankAbstractThisthesisprovidesdesignmethodsof singleclosed-loopcontrols

3、ystem, cascadecontrolsystem andfeedforward  controlsystemaboutthecontrolledobjectasingle watertank , anditachievesthegoalofcontrollinglevel. Foreverykindofcontrolsystem, simulationmodelisestablishedbyusingsimulationtoolMatlab,simulationcurvescananalysistheperformanceof co

4、ntrolsystem, suchasthemaximumpercentovershoot, settlingtime, attenuationrateandIAE. Thedesignof singleclosed-loopcontrol system includesdesignsofP, I, PI andPID. Thecontrollerparameteristunedbyfrequencyresponseofattenuationrateandtheattenuationcurve.Allthe controldesignme

5、thodsincludedarecomparedbysimulationcurvesand performanceindexesandwefinallyfindthatcascadecontrolandfeedforwardcontrol areabletoimprove system’sperformance.Keywords:PID；Cascade；Feedforward-feedback；Parametertuning；Simulink.资料........目录摘要IABSTRACTII1设计要求及容12单容水箱系统建模33单闭环控

6、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.资料.........资料........1设计要求及容图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

7、静态增益。(1)画出该系统的传递方框图；(2)对单容水箱、调节阀、液位变送器进行建模，理解F、R、Kv、Km的物理意义和量纲的关系。(3)采用单闭环控制，分别设计P、I、PI、PID调节器，定义性能指标，对控制性能进行评价。(定义哪些性能指标进行评价？)(4)对PID参数进行整定，工程的方法和理论的方法；(5)设计串级和前馈控制系统，分析性能，并和单闭环进行对比。(6)结合实物实验撰写实验报告。.资料........说明：1)仿真工具采用Matlab2)本设计持续一个学期，答案不唯一，大家可以相互讨论，但每个人都要做设计。3)在整个学期中

8、，不定期的上交实验报告的电子版。电子版命名方法为：学号+.rar分2个目录：document用于存放文档；simulation用于存放仿真文件；每次提交的时候，将整个文件夹压缩后电子至li