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双容水箱液位控制系统
内蒙古科技大学
控制系统仿真课程设计说明书
题目:双容水箱液位控制系统
仿真
学生姓名:韩文飞
学号:1167106339
专业:自动化
班级:自-2011-3
指导教师:梁丽
内蒙古科技大学控制系统仿真课程设计说明书
课程名称控制系统仿真
设计题目双容水箱液位控制系统仿真
指导教师梁丽时间2012.10.29~2012.11.02一、教学要求
1、学会收集和查阅资料,学会针对指定控制系统建立数学模型的方法;2、学
会使用Matlab/Simulink建模和仿真的方法;
3、掌握控制器的设计方法,以及控制器参数整定和优化的方法。
二、设计资料及参数
FV101定值
Qi
记录QLToh
104
双容水箱结构图
1、双容水箱逻辑结构上图所示。
水流入量Qi由调节阀u(FV101)控制,流出量Qo则由用户通过负载阀R来改
变,被调量为下水箱水位h,分析水位在调节阀开度扰动下的动态特性。
2、对某种型号的水箱,在某一平衡点附近,建立其线性化模型,其中各参数
分别为:T1=80s,T2=80s,K1=KuR1=1,K2=R2/R1=1,。,1,8s,,2,2s
三、设计要求及成果
1、分析系统,根据物料平衡原理(即液位平衡状态下,流出量必然等于流入量)
和给出的参数推导系统的数学模型;
2、将数学模型转变为仿真模型,并用Matlab/Simulink实现求其动态响应;
3、设计合理的控制器(控制算法)控制下水箱液位,使其尽量满足稳、准、快的要
求;4、针对大滞后系统,可以用Simulink搭建带有Smith预估器的PID控制器,
将该模块嵌入到控制系统中直接控制。并与第三步设计的控制器的控制效果进行比
较;
II
内蒙古科技大学控制系统仿真课程设计说明书
5、完成5000字左右的课程设计报告(包括设计原理、设计过程及结果分析几
部分),要求给出设计的模型图和仿真曲线图。
四、进度安排
1、根据给定的参数或工程具体要求,收集和查阅资料(一天)
2、Matlab/Simulink建模(一天)
3、控制系统设计与优化(两天)
4、编写课程设计说明书(一天)
五、评分标准
1)工作态度(占10%);
2)基本技能的掌握程度(占20%);
3)方案的设计是否可行和优化(40%);
4)课程设计技术设计书编写水平(占30%)。
分为优、良、中、合格、不合格五个等级。
六、建议参考资料
1、李国勇,控制系统数字仿真与CAD[M],北京:电子工业出版社,2003,9
2、王丹力,MATLAB控制系统设计仿真应用[M],北京:中国电力出版社,2007,9
2、薛定宇,控制系统仿真与计算机辅助设计[M],北京:机械工业出版社,2005,1
3、金以慧,过程控制[M],北京:清华大学出版社,2003,6
IIII
内蒙古科技大学控制系统仿真课程设计说明书
摘要
随着工业生产的飞速发展,人们对生产过程的自动化控制水平、工业产品和服
务产品质量的要求也越来高。每一个先进、实用控制算法和监测算法的出现都对工
业生产具有积极有效的推动作用。然而,当前的学术研究成果与实际生产应用技术
水平并不是同步的,通常情况下实际生产中大规模应用的算法要比理论方面的研究
滞后几年,甚至有的时候这种滞后相差几十年。这是目前控制领域所面临的最大问
题,究其根源主要在于理论研究尚缺乏实际背景的支持,一旦应用于现场就会遇到
各种各样的实际问题,制约了其应用。本设计设计的课题是双容水箱的PID液位控
制系统的仿真。在设计中,主要针对双容水箱进行了研究和仿真。本文的主要内容
包括:对水箱的特性确定与实验曲线分析,通过实验法建立了液位控制系统的水箱
数学模型,设计出了控制系统,针对所选液位控制系统选择合适的PID算法。用
MATLAB/Simulink建立液位控制系统,调节器采用PID控制系统。通过仿真参数整
定及各个参数的控制性能,对所得到的仿真曲线进行分析,总结了参数变化对系统
性能的影响。
关键词:MA
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