水箱液位控制系統(tǒng)9頁

1、水箱液位控制及MATLAB仿真實現(xiàn)報告目錄水箱液位控制及MATLAB仿真實現(xiàn)報告1目錄2摘要3水箱液位控制系統(tǒng)原理4水箱液位控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型4（一）確定過程的輸入變量和輸出變量4（二）水箱液位控制系統(tǒng)的算法：5（三）水箱液位控制系統(tǒng)的MATLAB/simulink的仿真：6（四）結(jié)果分析：7總結(jié)9摘要在人們生活和工業(yè)生產(chǎn)等諸多領(lǐng)域中經(jīng)常涉及到液位和流量的控制系統(tǒng)問題，因此液面高度是工業(yè)控制過程中的一個重要參數(shù)，特別是在動態(tài)的過程下，采用合適的方法對液位進行檢測、控制，能收到很好的效果。PID控制是目前采用最多的控制方法。本文介紹了雙容水箱中控制液位的控制技術(shù)以及使用matlab仿真軟件去進行

2、液位仿真，通過PID控制實現(xiàn)液位的自動控制，用matlab軟件建立數(shù)學(xué)模型，再寫出液位控制的PID算法進行數(shù)據(jù)模擬，最后實現(xiàn)水箱液位通過計算機技術(shù)自動控制。通過matlab軟件仿真實現(xiàn)了液位的實時測量和監(jiān)控。系統(tǒng)通過matlab仿真對實驗所得的參數(shù)和仿真數(shù)據(jù)與曲線進行分析，總結(jié)參數(shù)變化對系統(tǒng)性能的作用。關(guān)鍵字：PID控制 液位控制 matlab仿真 算法水箱液位控制系統(tǒng)原理控制系統(tǒng)由四個基本環(huán)節(jié)組成，即被控對象、側(cè)量傳送裝置、控制裝置和執(zhí)行裝置：水箱液位控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型（1） 確定過程的輸入變量和輸出變量流入水箱的流量Q1是輸入變量，流出水箱的流量L2取決于液位L和水箱出水閥門的開度，Q2為

3、輸出變量，被控對象是水箱，故系統(tǒng)控制模型圖如下：（2） 水箱液位控制系統(tǒng)的算法：Q1：水箱流入量Q2：水箱流出量A：水箱截面積u：進水閥開度f：出水閥開度h：水箱液位高度h0：水箱初始液位高度K1：閥體流量比例系數(shù)假設(shè)f不變，系統(tǒng)初始態(tài)為穩(wěn)態(tài)，H0=2m，K1=10，A=10m2。則由物料平衡得：代入方程得： 在穩(wěn)定條件下： 由-得： 對、進行拉氏變換得：（3） 水箱液位控制系統(tǒng)的MATLAB/simulink的仿真：（4） 結(jié)果分析：(一) P(比例)控制：水箱系統(tǒng)液位控制系統(tǒng)在無調(diào)節(jié)器的情況下，過渡過程是一個非周期過程，是穩(wěn)定的系統(tǒng)；調(diào)節(jié)時間較短，響應(yīng)比較迅速，但是，該系統(tǒng)為一個有靜差的系

4、統(tǒng)。由下圖可知，增大p調(diào)節(jié)可以相應(yīng)的減小靜差。隨著p的增大，系統(tǒng)越來越不穩(wěn)定。當p=100時，系統(tǒng)達到穩(wěn)定。(二) PI(比例積分)控制：當積分作用較強時，可以出現(xiàn)衰減震蕩過程，比積分控制可以有效的對抗干擾性。由下圖可知，調(diào)節(jié)i可以使系統(tǒng)出現(xiàn)超調(diào)量，從而使系統(tǒng)變得不穩(wěn)定。增大i系統(tǒng)越不穩(wěn)定。當p=100，i=1時，系統(tǒng)達到穩(wěn)定狀態(tài)。 (三) PID(比例積分微分)控制：當微分作用較強時。系統(tǒng)會隨著d的增大遙越來越不穩(wěn)定，但當d達到某一特定值后，系統(tǒng)會重新恢復(fù)穩(wěn)定。如下圖，當p=100，i=1時，隨著d的增大，系統(tǒng)越來越不穩(wěn)定，當d=0時系統(tǒng)為穩(wěn)定狀態(tài)?？偨Y(jié)通過這次設(shè)計讓我明白許多東西看上去很簡單，但實際操作起來還是很困難的。在實驗設(shè)計過程中我還是存在很多不足之處，可能是自己學(xué)的知識不夠扎實，導(dǎo)致自己在實驗中遇到了一些問題。這次設(shè)計過程對我有了很大的啟發(fā)，在現(xiàn)階段我們應(yīng)該扎實的