基于matlab的三容水箱液位串级控制系统的设计论文

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1、基于MATLAB的三容水箱液位串级控制系统的设计毕业论文1绪论11.1过程控制概述11.1.1过程控制的特点11.1.2工业过程控制的发展概况21.1.3过程计算机控制系统21.2液位串级控制系统概述41.2.1串级控制系统基本概念即组成结构41.2.2系统特点及分析41.3MATLAB软件介绍51.3.1MATLAB系统组成51.3.2基于MATLAB的数值处理62被控对象建模72.1试验法简介72.2实验步骤介绍82.3水箱数据采集方法介绍：92.3.1上水箱阶跃响应参数测定：92.3.2中水箱阶跃响应参数测定：92.3.3下水

2、箱阶跃响应参数测定：102.4数据拟合与水箱传递函数求取102.4.1求取上水箱模型传递函数102.4.2求取中水箱模型传递函数122.4.3求取下水箱模型传递函数133控制系统设计及仿真163.1控制系统的选择163.2PID控制简介173.2.1比例（P）控制173.2.2积分（I）控制183.2.3微分（D）控制183.3PID控制器参数整定184.控制系统仿真204.1阶跃响应性能2024.1.1加入副回路的仿真204.1.2去除副回路的仿真214.2加入扰动225.过程仪表控制与计算机控制255.1仪表控制系统概述255.

3、2过程仪表介绍255.2.1检测部分255.2.2执行机构265.2.3控制器275.3计算机过程控制系统285.3.1远程计算机控制系统概述285.3.2MCGS组态软件概述285.3.2MCGS组态软件的特点295.4计算机控制与过程仪表控制比较306结论32致谢33参考文献34附录：英文资料及译文351.英文资料352.译文4321绪论1.1过程控制概述1.1.1过程控制的特点过程控制是通过各种检测仪表、控制仪表（包括电动仪表和气动仪表，模拟仪表和智能仪表）和电子计算机（看作一台仪表）等自动化技术工具，对整个生产过程进行自动检

4、测、自动监督和自动控制。一个过程控制系统是由被控过程和过程检测仪表两部分组成的。过程检测控制仪表包括检测元件、变送器、调节器（包括计算机）、调节阀等。过程控制系统的设计是根据工业过程的特性和工艺要求，通过选用过程检测控制仪表构成系统，再通过PID参数的整定，实现对生产过程的最佳控制。过程控制有以下特点： （1）它是连续生产过程的自动控制。过程控制一般是指连续生产过程的自动控制，其被控量需定量的控制，而且应是连续可调的。 （2）被控过程是多种多样、非电量的。在现代工业生产中。工业控制很复杂。由于生产规模大小不同，工艺要求各异，产品多种

5、多样，因此过程控制中的被控过程是多种多样的。它们的动态特性多数具有大惯性、大滞后、非线形特性。有些机理复杂的过程至今尚未被人们所认识，所以很难用目前过程辨识方法建立精确的数学模型，因此设计能适应各种过程的控制并非易事。 （3）过程控制的控制过程多属慢过程，而且多半为参量控制。由于被控过程具有大惯性、大滞后（大时延）等特性，因此决定了过程控制的控制过程多属慢过程。 （4）过程控制方案十分丰富。随着现代工业生产的迅速发展，工艺条件越来越复杂对控制过程的要求越来越高。过程控制的系统设计是以被控过程的特性为依据的。由于工业过程的复杂多变，因

6、此其特性多半属多变量、分布参数、大惯性、大滞后和非线形等等。 （5）定值控制是过程控制的一种常用形式。在石油、化工、电力、冶金等现代工业生产中，过程控制的主要目的在于消除或减小外界干扰对被控量的影响，使被控量能稳定控制在该值上，使工业生产能实现优质、高产和低消耗的目标。 48三容水箱液位定值控制系统是一种重要的过程控制，在石油、化工、冶金等工业领域有广泛的应用。它对液位设定值，利用串行控制系统，使下水箱液位保持在该值，并跟随此给定值，抵抗扰动。它只有一个控制变量，即下水箱液位，属于单输入、单输出控制，通常把它组建为过程仪表控制系统或

7、远程计算机控制系统。1.1.2工业过程控制的发展概况自本世纪30年代以来，伴随着自动控制理论的日趋成熟，自动化技术不断地发展并获得了惊人的成就，在工业生产和科学发展中起着关键性的作用。过程控制技术是自动化技术的重要组成部分，普遍运用于石油，化工，电力，冶金，轻工，纺织，建材等工业部门。初期的过程控制系统采用基地式仪表和部分单元组合仪表，过程控制系统结构大多是单输入，单输出系统，过程控制理论是以频率法和根轨迹法为主体的经典控制理论，以保持被控参数温度，液位，压力，流量的稳定和消除主要扰动为控制目的过程。其后，串级控制，比值控制和前馈控

8、制等复杂过程控制系统逐步应用于工业生产中，气动和电动单元组合仪表也开始大量采用，同时电子技术和计算机技术开始应用于过程控制领域，实现了直接数字控制（DDC）和设定值控制（SPC）。之后，以最小二乘法为基础的系统辨识，以极大值和动态规划