双容水箱液位控制系统毕业设计.docx

双容水箱液位控制系统毕业设计.docx

《双容水箱液位控制系统毕业设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《双容水箱液位控制系统毕业设计.docx（28页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

双容水箱液位控制系统毕业设计双容水箱液位控制系统毕业设计本科生毕业论文（设计）双容水箱液位控制系统院系：

工学院专业：

电气工程及其自动化年级：

学生姓名：

学号：

导师及职称：

Department:

Major:

ElectricalengineeringandautomationGrade:

StudentsName:

StudentNo:

Tutor:

毕业论文（设计）原创性声明本人所呈交的毕业论文（设计）是我在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文（设计）不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。

对本论文（设计）的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。

作者签名：

日期：

毕业论文（设计）授权使用说明本论文（设计）作者完全了解红河学院有关保留、使用毕业论文（设计）的规定，学校有权保留论文（设计）并向相关部门送交论文（设计）的电子版和纸质版。

有权将论文（设计）用于非赢利目的的少量复制并允许论文（设计）进入学校图书馆被查阅。

学校可以公布论文（设计）的全部或部分内容。

保密的论文（设计）在解密后适用本规定。

作者签名：

指导教师签名：

日期：

日期：

毕业论文（设计）答辩委员会（答辩小组）成员名单姓名职称单位备注主席（组长）【摘要】随着现代工业生产过程向着大型、连续和强化方向发展，对控制系统的控制品质提出了日益增长的要求。

在这种情况下，简单的单回路控制已经难以满足一些复杂的控制要求。

串级控制系统是过程控制中的一种多回路控制系统，是为了提高单回路控制系统的控制效果而提出来的一种控制方案。

串级控制系统把两个单回路控制系统以一定的结构形式串联在一起，它不仅具有单回路控制系统的全部功能，而且还具有许多单回路控制系统所没有的优点。

串级控制系统采用了两个调节器，因此它的调节器的参数整定更复杂一些。

本论文论述了一个液位流量串级控制系统的设计方法和步骤，介绍了它的参数整定方法。

在此过程中，介绍了对液位和流量进行检测和转换的常用元件，应用阶跃响应曲线推导了广义对象的传递函数，简单地论述了串级控制系统的优点，讨论了它对控制效果的改善作用，并使用仿真软件对该系统进行了仿真，最后用组态软件编制程序来实现控制。

关键词：

串级控制系统，液位，流量，仿真【Abstract】Alongwiththemodernindustryproductionprocesstolarge-scale,continuouslyisdevelopingwiththestrengtheneddirection,proposedtothecontrolsystemcontrolqualitydaybydaygrowsrequest.Inthiskindofsituation,thesimplesinglereturnroutecontrolalreadywithdifficultysatisfiedsomecomplexcontrolrequests.Thecascadecontrolsystemisintheprocesscontrolmorethanonekindofreturnroutescontrolsystem,isforenhanceonekindofcontrolplanwhichthesinglereturnroutecontrolsystemthecontroleffectproposes.Thecascadecontrolsystemtwosinglereturnroutescontrolsystembythecertainstructuralstyleconnectsintogether,itnotonlyhasthesinglereturnroutecontrolsystemthecompletefunction,moreoveralsohasmanysinglereturnroutescontrolsystemnomerit.Thecascadecontrolsystemhasusedtworegulators,thereforeitismorecomplextosetitsregulatorparameter.Thepresentpaperelaboratedafluidpositioncurrentcapacitycascadecontrolsystemdesignmethodandthestep,introduceditsparametersetmethod.Inthisprocess,introducedcarriesontheexaminationandthetransformationcommonlyusedparttothefluidpositionandthecurrentcapacity,hasinferredthegeneralizedobjecttransferfunctionusingthestepleapresponsecurve,simplyelaboratedthecascadecontrolsystemmerit,discussedittocontroltheeffecttheimprovementfunction,andusesimulationsoftwarehascarriedonthesimulationtothissystem,finallyusedtheconfigurationsoftwarecodingtorealizethecontrol.Keywords：

Cascadecontrolsystem,fluidposition,currentcapacity,simulation【引【引言】言】随着现代工业生产过程向着大型、连续和强化方向发展，对控制系统的控制品质提出了日益增长的要求。

在这种情况下，简单的单回路控制已经难以满足一些复杂的控制要求。

串级控制系统是过程控制中的一种多回路控制系统，是为了提高单回路控制系统的控制效果而提出来的一种控制方案。

串级控制系统把两个单回路控制系统以一定的结构形式串联在一起，它不仅具有单回路控制系统的全部功能，而且还具有许多单回路控制系统所没有的优点。

串级控制系统采用了两个调节器，因此它的调节器的参数整定更复杂一些。

在一般的化工实验和生产过程的自控中,常要进行液位控制。

根据工艺要求需要连续控制容器内流人和流出物料的平衡情况,使液位保持在工艺要求的范围内。

液位控制问题是工业生产过程中的一类常见问题,例如在饮料、食品加工,溶液过滤,化工生产等多种行业的生产加工过程中都需要对液位进行适当的控制.在实际生产中,通常采用系统辨识的方法,用一阶纯滞后系统来逼近复杂的实际系统,建立一个简化的数学模型.然而对于一些控制精度要求较高的场合,例如核电站的蒸汽生成器中的液位控制问题等,需要建立较精确的数学模型,以提高控制的精度.本论文论述的就是一个双容水箱液位控制系统的设计方法，由于是通过流量进行控制的，所以该论文其实也是液位流量串级控制系统，只是主要研究液位问题。

其中介绍了它的参数整定方法。

在此过程中，介绍了检测和转换液位和流量的常用元件，应用阶跃响应曲线推导了广义对象的传递函数，简单地论述了串级控制系统的优点，讨论了它对控制效果的改善作用，并使用MATLAB仿真软件对该系统进行了仿真,取得最佳参数。

对于此二阶被控对象,流人量的变化首先引起上水箱的液位的变化,显然,流人量对被控变量的影响过程更为间接和复杂,所以采用简单的单回路控制系统很难达到满意的控制效果。

本论文采用双回路串级控制的方法来实现双容水箱中下水箱液位的有效控制，建立二阶系统的数学模型并做了仿真。

虽然只是串级控制系统的一个简单的应用例子，但也初步综合了自动控制原理、过程控制、检测与转换技术、组态软件等自动控制专业的知识，对于提高对专业知识的认识水平、培养实践动手能力有重要意义。

第一章第一章概述概述1.1本毕业设计课题研究的意义本毕业设计课题研究的意义随着现代工业生产过程向着大型、连续和强化方向发展，对控制系统的控制品质提出了日益增长的要求。

在这种情况下，简单的单回路控制已经难以满足一些复杂的控制要求。

在单回路控制方案基础上提出的串级控制方案，则对提高过程控制的品质有极为明显的效果。

串级控制系统具有单回路控制系统的全部功能，而且还具有许多单回路控制系统所没有的优点。

因此，串级控制系统的控制质量一般都比单回路控制系统好，而且串级控制系统利用一般常规仪表就能够实现，所以，串级控制是一种易于实现且效果又较好的控制方法，在生产过程中的应用也比较普遍。

本毕业设计课题讨论了双容水箱液位控制系统的设计步骤并对其进行了仿真，液位和流量是工业生产过程中最常用的两个测控参数，液位控制也离不开流量参数，所以本设计也可以说是一个简单的液位流量串级控制系统。

因此本毕业设计课题具有较大的现实意义。

而且通过综合应用自动控制专业的各门课程知识，有助于加深对专业知识的理解，提高专业理论水平，并培养实践动手能力，为今后走上工作岗位打下坚实的基础。

1.2本论文的目的和内容本论文的目的和内容1.2.1目的目的通过毕业设计，加深对所学自动控制原理以及过程控制的基本原理、传感器技术、转换技术、电子技术、基本知识的理解和应用，掌握串级控制系统的设计步骤和方法，掌握工程整定参数方法，培养创新意识，增强动手能力，为今后工作打下一定的理论和实践基础。

1.2.2内容内容

（一）题目双容水箱液位控制系统

（二）作者的主要任务以严谨的态度对待毕业设计，认真复习有关基础理论和技术知识，认真查阅参考资料，仔细分析被控对象的工作原理、特性以及控制要求。

能在指导老师的帮助下解决设计中的各种问题，按计划完成毕业设计各阶段的任务，使设计的系统的各项指标达到要求。

重视理论与实际结合，写好毕业论文。

并以积极、认真的态度参加毕业设计答辩。

第二章第二章总体方案的设计总体方案的设计2.1本控制系统在实际应用中的重要意义及现有的一些方案进行比较与选本控制系统在实际应用中的重要意义及现有的一些方案进行比较与选择的论述择的论述单回路控制系统是过程控制中结构最简单的一种形式，它只用一个调节器，调节器也只有一个输入信号，从系统方框图看，只有一个闭环。

在大多数情况下，这种简单系统已经能够满足工艺生产的要求，因此，它是一种最基本的、使用最广泛的控制系统。

但是也有另外一些情况，譬如调节对象的动态特性决定了它很难控制，而工艺对调节质量的要求又很高；或者调节对象的动态特性虽然并不复杂，但控制的任务却比较特殊，则单回路控制系统就无能为力了。

另外，随着生产过程向着大型、连续和强化方向发展，对操作条件要求更加严格，参数间相互关系更加复杂，对控制系统的精度和功能提出许多新的要求，对能源消耗和环境污染也有明确的限制。

为此，需要在单回路的基础上，采取其它措施，组成复杂控制系统，而串级控制系统就是其中一种改善和提高控制品质的极为有效的控制系统。

液位是工业生产过程中最常用的两个参数，对液位进行控制的装置在工业生产中应用的十分普遍。

液位的时间常数T一般很大，因此有很大的容积迟延，如果用单回路控制系统来控制，可能无法达到较好的控制质量。

而串级控制系统可以用一般常规仪表来实现，成本增加也不大，却可以起到十分明显的提高控制质量的效果，因此往往采用串级控制系统对液位进行控制。

不仅有效地克服了流量对液位造成的干扰，而且使系统工作频率提高，能够对液位实行较快的控制。

当然，还有一些其它的克服大