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免费下载毕业设计-上下水箱液位串级计算机控制系统

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  • 适用专业:计算机控制
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资料简介
毕业设计 上下水箱液位串级计算机控制系统 共63页,20987字
前 言
过程控制是一门与工业生产过程联系十分密切的课程。随着科学技术的飞速发展,过程控制也日新月异地发展。它不仅在传统工业制造中,起到提高质量,节约原材料和能源,减少环境污染等十分重要的作用,而且在新建的规模大,结构复杂的工业生产过程中不可缺少的组成部分。
过程控制与生产的密切联系,这就要求我们对控制对象进行设计,本设计的被控对象是下水箱液位,被控对象有上下水箱组成,再加上管道流量也存在滞后问题,这就使控制过程存在大滞后,用简单的控制系统就不能达到控制目标,这就要求我们采用复杂控制系统来解决,本系统采用的是串级控制。在很多工业控制领域都要对液位进行控制,如:锅炉,化学反应池等,本系统只是其中的一种控制方法,对于不同的控制对象我们要采用不同的控制方法。
本设计得到了各位老师的大力支持,特别是指导老师张红涛讲师的亲自指导,并提出了详细的修改意见,在此向他们表示诚挚的感谢。由于设计者的水平有限,缺点和不足是难所避免的,希望读者批评指正。 2006年6月2日
第1章 控制系统分析
本系统被控参数主要是下水箱的液位,系统有上下两个水箱,滞后时间比较大。水位系统由于惯性大、迟延时间长,控制器输出指令u(t)会经常处于饱和点。实际水位信号低于设定值时,控制器输出指令u(t)要求增加输出量,由于迟延等因素的存在,往往使u(t)出现100%饱和。当实际水位信号回升时,指令u(t)仍在100%,只有当实际水位信号超过设定值时,输出才从100%开始下降。由于存在惯性,水位仍然上升;要使输出指令u(t)退出饱和点,经历若干时间,水位才开始下降,一旦低于设定值,又开始一个新的动作周期,使水位在较大范围内波动。简单PID控制系统不能完成控制目标,所以采用串级控制。需要检测的量有上下水箱的液位,是一个DDS控制系统,由计算机控制来完成,控制软件用组态王软件实现比较方便,如图1-1为上下水箱液位串级计算机控制原理图。
图1-1 上下水箱液位串级计算机控制原理图
被控对象动态特性:在本系统被控对象的通道中,输入量是管道流量,输出量是下水位液位。有实验和操作经验可直,该通道有大惯性和大延迟性质,这就是选择控制规律的依据。
第2章 控制规律
2.1 控制系统传递函数
由系统滞后时间比较大,简单控制系统不能完成控制目标,所以采用串级控制。主环采用PID控制,副环采用PD控制,串级控制方框图如图2-1所示。
图2-1 串级控制方框图
(1) 图中各字母所代表的含义:
Gc1(s):控制器,细调节作用, 定值控制。
Gc2(s):副控制器,粗调节作用,随动控制。
y1:主被控变量;R1:主设定值;Gp1(s):主被控对象;
y2:副被控变量;R2:副设定值;Gp2(s):副被控
......
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