水箱液位控制系统说课材料

1、水箱液位控制及 MATLAB 仿真实现报告目录水箱液位控制及MATLABMATLAB仿真实现报告 .1 1目录 .2 2摘要 .3 3水箱液位控制系统原理 .4 4水箱液位控制系统的数学模型 .4 4（一）确定过程的输入变量和输出变量 .4 4（二）水箱液位控制系统的算法： .5 5（三）水箱液位控制系统的MATLAB/simuliMATLAB/simuli nknk的仿真： .6 6（四）结果分析： .7 7总结 .9 9摘要在人们生活和工业生产等诸多领域中经常涉及到液位和流量的 控制系统问题， 因此液面高度是工业控制过程中的一个重要参数， 特 别是在动态的过程下，采用合适的方法对液位进行检

2、测、控制，能收 到很好的效果。 PIDPID 控制是目前采用最多的控制方法。本文介绍了双容水箱中控制液位的控制技术以及使用 matlabmatlab 仿 真软件去进行液位仿真，通过PIDPID控制实现液位的自动控制，用matlabmatlab 软件建立数学模型，再写出液位控制的PIDPID算法进行数据模拟，最后实现水箱液位通过计算机技术自动控制。通过 matlabmatlab 软件仿真实现 了液位的实时测量和监控。系统通过 matlabmatlab 仿真对实验所得的参数和仿真数据与曲线进行 分析，总结参数变化对系统性能的作用。关键字：PIDPID控制 液位控制 matlabmatlab 仿真

3、算法磅控对孟转出堡-*水箱液位控制系统原理控制系统由四个基本环节组成，即被控对象、侧量传送装置、控制装置和执行装置：水箱液位控制系统的数学模型（一） 确定过程的输入变量和输出变量流入水箱的流量QiQi是输入变量，流出水箱的流量 L2L2取决于液位L L和水箱出水阀门的开度，Q2Q2为输出变量，被控对象是水箱，故系统控制模型图如下：a放大誌水爲K-10-TT10S10S + 3.1S363.1S36（二）水箱液位控制系统的算法:QiQi：水箱流入量Q2Q2：水箱流出量A A:水箱截面积u u:进水阀开度f f :出水阀开度h h:水箱液位高度h0h0：水箱初始液位高度K1K1:阀体流量比例系数假

4、设f f不变，系统初始态为稳态，Ho=2mHo=2m， Ki=10Ki=10， A=10mA=10m2 2 则由物料平衡得：Qi Q2 A*dhdtQi ki * uQ2 ki*hQi(s) Q2(s) S* A* H(s)iOS H (s)Q1(S)ki * u(S)k iQ2；S)-* H(S)(2 * JhO)传递函数为：G(S)Q2S)3.i536 * H(S)io iOS_3. i536水箱液位控制系统的 MATLAB/simuli nk的仿真:代入方程得:dh 1 (灯* u ki* . h) dt A在稳定条件下：丄*(Q2 Qi) 0A由- -得：Qi Q2 A*d)dtQ2

5、ki/(2* 一 ho)* h Qi Ki* u 对、进行拉氏变换得:（四）结果分析:（一）P P比例）控制：水箱系统液位控制系统在无调节器的情况下，过渡过程是一个非 周期过程，是稳定的系统；调节时间较短，响应比较迅速，但是，该 系统为一个有静差的系统。由下图可知，增大p p调节可以相应的减小 疋O（二） PIPI（比例积分）控制:静差。随着p p的增大，系统越来越不稳定。当p=100p=100时，系统达到稳当积分作用较强时，可以出现衰减震荡过程，比积分控制可以有效的 对抗干扰性。由下图可知，调节i i可以使系统出现超调量，从而使系 统变得不稳定。增大i i系统越不稳定。当p=100p=100, i=1i=1时，系统达到稳 定状态。（三）PIDPID比例积分微分）控制：当微分作用较强时。系统会随着d d的增大遥越来越不稳定，但当d d达 到某一特定值后，系统会重新恢复稳定。如下图，当 p=100p=100，i=1i=1时, 随着d d的增大，系统越来越不稳定，当d=0d=0时系统为稳定状态。总结通过这次设计让我明白许多东西看上去很简单， 但实际操作起来 还是很困难的。在实验设计过程中我还是存在很多不足之处， 可能是 自己学的知识不够扎实，导致自己在实验中遇到了一些问题。 这次设 计过程