二级水箱串级控制系统

1、过程控制系统课程设计：二级水箱液位串级控制系统班级：自动化一班学号： 0805010111姓名：王晓林指导老师：王冰二级水箱液位串级控制系统要求：1 .给定详细的二级水箱被控对象理论建模过程。2 .根据控制要求，详细设计二级水箱审级控制系统方案：包括控制结构选择、 变量控制、设计系统工艺流程图与控制方框图；确定传感器、控制器、执行器等。3 .给出详细的主、副控制器设计与整定过程及依据，包括主副控制器控制规律 选择；主副控制器的正反作用的选择；主、副控制器参数整定。4 .二级水箱液位审级控制系统软件仿真， 包括matlab仿真模型搭建、给出详细的单回路控制系统pid参数整定的过程；给出详细的审级

2、控制系统主副回路控制器参数整定依据及过程；单回路与审级控制效果比较（分有无干扰两种情况）。5 .二级水箱液位审级控制系统实物实现：实验室系统搭建、参数整定、调试。、建模过程由于双容水箱的数学模型已知，故采用机理建模法。采用双回路审级控制的方法来实现对双容水箱中下水箱液位h的的有效控制。其中ai、a分别为水箱的底面积，qi、q2、q3为水流量，r、r为阀门1、2的阻力，称为液阻或流阻，经线性化处理，有:aq?=则根据物料平衡,对水箱1有:aq 式 s)=1叫对水箱2： m-丹=拉式变换得：取yqq=a河西, 再二丁|则对象的传递函数为：r-_吗k。=aq） = （a/ + 1）6?/5 + 1）

3、 =（t1s + 1）（t2s + 1）令1tl a-4 匕=aj：（其中ti、t2分别为水箱1、2的时间常数，k为双容对象的放大系数。若系统还具有纯延迟，则传递函数的表达式为：k-w。=aq1（s） = （/$ + 1乂，户+1）”其中团为延迟时间常数。二、审级控制系统设计给定值液位变送器 下水箱h 1 二 主调节器液位变送器h2 wvavdi ranker仿真波形如图:由上图可知，单回路系统对干扰的抑制能力较弱，系统随干扰震荡。4、用级有干扰控制系统u.3由上图可知，用级系统明显对干扰的抑制能力加强，震荡得到有效的抑制5、单回路系统与审级系统在无干扰时的比较汨inh.ji* 时trarif

4、fei fcni5波形仿真如下:由图可知：用级控制系统比单回路控制系统反应速度更快，超调更小6、单回路系统与审级系统在有干扰时的比较仿真波形如下:度更快，超调更小，且抗干扰能力更强五、二级水箱液位审级控制系统实物实现:1、下水箱液位单回路控制系统:2、下水箱液位单回路控制系统:3、二级水箱液位审级控制系统:六、设计心得：这次的课程设计自己学到很多东西。之前的很多仿真作业自己没有认真地做过， matlab 用的次数很少，所以很多东西都是现学的。这个过程中也发生了一些比较让我郁闷的事情， 但是自己想要在毕业设计之前好好的熟悉一下各种工具和知识点，因此这个课程设计自己还是做得比较认真。1、学习了应用

5、 matlab 仿真基本方法，通过仿真验证了串级控制对干扰的有比较强烈的抑制能力。2、基本了解并初步掌握了简单系统模型的pid参数整定方法，对pid调节器中的p、 i 、 d 各个参数的功能、 特性以及对仿真曲线的不同影响有了比较清楚的认识，通过实验仿真，这部分内容印象比较深刻。3、通过本次设计，我学习到了分析简单系统特性的一般方法，并对实际控制系统中的控制器、 执行器、 控制对象等各个部分有了更加直观的认识。 各个环节所选择的依据及其特点等等。4、过程中遇到的问题及其解决：、小报告阶段，仿真建模之前阶段的准备， 由于这个学期找工作问题比较少去上课， 所以很多知识都不会， 自己查了很多资料，

6、自己也去看课件查书， 学习控制器的设计及其参数整定及其依据。 也问过一些同学相关知识点。 、 仿真阶段， 由于自己之前没怎么用过matlab 仿真，所以搭建模型图自己不是很会， 还有参数的整定过程。 自己就跟与自己同一台电脑的宋瑞瑞同学学习， 他真的给了自己很大的帮助。 回到宿舍之后自己当自己不会的时候也总是问他。 、 实物实现阶段， 在连接电路的时候， 开始的供水系统，开始的时候不能打水。 因为当断电之后， 电动调节阀不能自动运转， 可以先将控制器的输出给调节阀， 控制调节阀的开关。 串级系统连接时， 主副控制器之间的输入以及与被控量的连接。上水箱的液位变送器将信号送给副控制器2、 3 端，下水箱液位信号送给主控