摘要：液位控制在工業(yè)生產(chǎn)中是重要的控制應用，液位控制的對象一般都具有純延時以及大慣性的特點，系統(tǒng)呈現(xiàn)非線性，而且在實際的工業(yè)生產(chǎn)中有很多外界擾動的影響，其控制精度與工藝的高低會影響產(chǎn)品的質(zhì)量與成本，甚至會影響到工業(yè)生產(chǎn)的順利進行。因此，本文對液位控制系統(tǒng)進行了分析，包括控制系統(tǒng)的控制策略。采用了單回路PID控制的方案對單容水箱液位控制系統(tǒng)進行控制。通過對單容水箱系統(tǒng)內(nèi)在機理的分析，確定了單容水箱數(shù)學模型的結構形式；利用實驗測出系統(tǒng)在開環(huán)運行情況下的階躍響應曲線，并通過對曲線進行分析計算，確定數(shù)學模型中各個參數(shù)的值，從而建立了控制對象的數(shù)學模型；根據(jù)單容水箱液位控制系統(tǒng)的特點設計合適的控制策略以及PID控制器，詳細介紹了控制規(guī)則以及PID控制器參數(shù)的整定方法。通過整定PID參數(shù)，建立了合適的PID控制器，滿足了系統(tǒng)對控制精度、調(diào)節(jié)時間和超調(diào)量等控制品質(zhì)的要求。最后建立系統(tǒng)的仿真模型，在MATLAB軟件的Simulink環(huán)境下得到仿真曲線，并且根據(jù)仿真曲線分析了控制系統(tǒng)的性能。

關鍵詞：水箱建模；液位控制；PID校正；MATLAB仿真

目錄

摘要

ABSTRACT

第一章? 單容水箱液位控制系統(tǒng)概述-1

1.1 水箱液位控制系統(tǒng)構成及工作原理-1

1.2 被控對象建模-2

1.2.1 解析法確定過程模型的結構形式-2

1.2.2 實驗來確定模型中各參數(shù)-3

1.3 MATLAB軟件介紹 -5

第二章? 水箱液位控制系統(tǒng)的組成-6

2.1 控制策略的選擇-6

2.1.1 串級控制系統(tǒng)-6

2.1.2 單回路控制系統(tǒng)-6

2.2 被控變量的選擇-7

第三章? 控制系統(tǒng)方案設計與仿真-8

3.1 PID控制-8

3.1.1 原系統(tǒng)特性分析-9

3.1.2 PID控制規(guī)律的選擇-10

3.1.3 PID調(diào)節(jié)器參數(shù)的整定方法-11

3.2 控制器參數(shù)整定-12

3.2.1 純比例(P)作用時控制器參數(shù)整定-12

3.2.2 PI作用時控制器參數(shù)整定-14

3.2.3 PD作用時控制器參數(shù)整定-16

3.2.4 PID作用時控制器參數(shù)整定-17

3.3 系統(tǒng)仿真-21

結束語-24

致? 謝-25

參考文獻-26

總結

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