基于matlab的多容对象液位控制系统仿真(pid_串级控制)(doc毕设论文)

《基于matlab的多容对象液位控制系统仿真(pid_串级控制)(doc毕设论文)》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、目录前言1第一章串级控制系统及仿真概述21.1串级控制系统简介21.1.1基本概念及组成结构21.1.2串级控制系统的工作过程21.1.3系统特点及分析31.1.4工程应用场合31.1.5系统设计31.2串级控制系统的设计31.2.1主回路的设计31.2.2副回路的设计41.2.3主、副回路的匹配41.3串级控制系统的工业应用51.3.1用于克服被控过程较大的容量滞后51.3.2用于克服被控过程的纯滞后61.3.3用于抑制变化剧烈幅度较大的扰动61.3.4用于克服被控过程的非线性61.4过程控制系统的MATLAB计算与仿真6

2、1.4.1控制系统计算机仿真61.4.2控制系统的MATLAB计算与仿真7第二章PID控制简介及整定方法102.1PID控制简介102.2PID参数整定方法13第三章多容液位控制系统的建模183.1过程建模的方法183.1.1机理法183.1.2.测试法193.1.3阶跃响应法193.2有相互影响的双容建模203.3无相互影响的多容过程22第四章多容液位控制系统的仿真254.1被控对象的仿真模型254.2单回路控制系统的仿真254.3串级控制系统的仿真31第五章总结和展望39致谢40参考文献41附录42前言随着工业生产的飞速

3、发展，液位过程控制的应用十分普遍，所以为了保证生产的正常进行，生产工艺要求储槽内的液位常常需要维持在某个设定值上，或只允许在某一小范围内变化。与此同时，为确保生产过程的安全，还要绝对保证液体不产生溢出。所以人们对控制系统的控制精度、响应速度、系统稳定性与适应能力的要求越来越高。而实际工业生产过程中的被控对象往往具有非线性、时延的特点，应用常规的控制手段难以达到理想的控制效果，研究对非线性、时延对象的先进控制策略，提高系统的控制水平，具有重要的实际意义。每一个先进、实用的控制算法的出现都对工业生产具有巨大的推动作用。本文所提及

4、的双容水箱液位控制系统是参考了国内外实验装置并充分考虑性能价格比的基础上，自行设计的一种可以模拟多种对象特性的实验装置。双容水箱虽然结构简单，但却是最基本的过程空竹系统。即使在复杂、高水平的过程控制系统中，这类系统仍占大多数（约占工业控制系统的70%以上）。复杂过程控制系统也是在简单控制系统的基础上构成的，即便是一些高级过程控制系统，也往往是将这类系统作为最低层的控制系统。因此，学习和掌握简单控制系统的分析与设计方法既具有广泛的实用价值，又是学习和掌握其他各类复杂控制系统的基础。因此工业上许多被控对象的整体或局部都可以抽象成

5、双容水箱的数学模型，具有很强的代表性，有较强的工业背景，对双容水箱数学模型的建立是非常有意义的。同时，双容水箱的数学建模以及控制策略的研究对工业生产中液位控制系统的研究有指导意义。第一章串级控制系统及仿真概述1.1串级控制系统简介串级控制系统是指把两只调节器串联起来工作，其中一个调节器的输出作为另一个调节器的给定值的系统。1.1.1基本概念及组成结构串级控制系统采用两套检测变送器和两个调节器，前一个调节器的输出作为后一个调节器的设定，后一个调节器的输出送往调节阀。前一个调节器称为主调节器，它所检测和控制的变量称主变量（主被控

6、参数），即工艺控制指标；后一个调节器称为副调节器，它所检测和控制的变量称副变量（副被控参数），是为了稳定主变量而引入的辅助变量。整个系统包括两个控制回路，主回路和副回路。副回路由副变量检测变送、副调节器、调节阀和副过程构成；主回路由主变量检测变送、主调节器、副调节器、调节阀、副过程和主过程构成。一次扰动：作用在主被控过程上的，而不包括在副回路范围内的扰动。二次扰动：作用在副被控过程上的，即包括在副回路范围内的扰动【1】。1.1.2串级控制系统的工作过程当扰动发生时，破坏了稳定状态，调节器进行工作。根据扰动施加点的位置不同，分

7、种情况进行分析：(1)扰动作用于副回路(2)扰动作用于主过程(3)扰动同时作用于副回路和主过程分析可以看到：在串级控制系统中，由于引入了一个副回路，不仅能及早克服进入副回路的扰动，而且又能改善过程特性。副调节器具有“粗调”的作用，主调节器具有“细调”的作用，从而使其控制品质得到进一步提高。1.1.3系统特点及分析(1)改善了过程的动态特性，提高了系统控制质量。(2)能迅速克服进入副回路的二次扰动。(3)提高了系统的工作频率。(4)对负荷变化的适应性较强1.1.4工程应用场合(1)应用于容量滞后较大的过程(2)应用于纯时延较大

8、的过程(3)应用于扰动变化激烈而且幅度大的过程(4)应用于参数互相关联的过程(5)应用于非线性过程1.1.5系统设计(1)主参数的选择和主回路的设计(2)副参数的选择和副回路的设计(3)控制系统控制参数的选择(4)串级控制系统主、副调节器控制规律的选择(5)串级控制系统主、副调节器正、反作