溫度與液位選擇控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上目錄溫度與液位選擇控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)1. 引言為了適應(yīng)在不同工況下能實(shí)現(xiàn)自動控制，在控制回路中需要引入選擇器，設(shè)計(jì)兩個或兩個以上控制系統(tǒng)，當(dāng)工況改變時，自動選擇一個適當(dāng)?shù)目刂葡到y(tǒng)投入運(yùn)行，這種控制方案叫做選擇控制方法。在現(xiàn)實(shí)工業(yè)中，這種控制方案應(yīng)用的比較多，例如在對液氨蒸發(fā)器的控制中，通常需要被冷卻物料出口溫度穩(wěn)定.此時液氨液位在一定允許范圍內(nèi)。而在非正常工況下，液位高度是不超過給定的上限的，所以需要使用選擇控制方法，通過對液位的檢測，來判斷液位高度是否工作在正常情況，在正常情況下，使用被冷物料出口溫度回路控制系統(tǒng)，非正常情況下，使用液位單回路控制系統(tǒng)，二者的切換通過選擇

2、器自動根據(jù)工況實(shí)現(xiàn)。2. 設(shè)計(jì)任務(wù)和方案分析2.1任務(wù)分析本文要設(shè)計(jì)溫度液位選擇控制系統(tǒng)，要求通過單片機(jī)對熱水流量的控制來實(shí)現(xiàn)對混合水槽的溫度和液位的控制，可以通過對熱水流量控制來使混合槽中的水溫穩(wěn)定，同時使液位高度在一定允許范圍，并可實(shí)時顯示當(dāng)前溫度值和越限報(bào)警。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，推動了自動化生產(chǎn)。把計(jì)算機(jī)控制應(yīng)用在溫度液位控制上，使控制精度提高，得到了良好的控制品質(zhì)。本文不但要實(shí)現(xiàn)一單片機(jī)為核心的電爐溫度采集，實(shí)現(xiàn)對其溫度的設(shè)定、調(diào)節(jié)、顯示和越限報(bào)警。2.2 控制系統(tǒng)分析2.2.1 什么是選擇控制系統(tǒng)在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過程中，要求設(shè)計(jì)的過程控制系統(tǒng)不但能夠在正常工況下克服外來的擾動，實(shí)現(xiàn)平

3、穩(wěn)操作，而且也必須考慮事故狀態(tài)下也能安全生產(chǎn)。選擇性控制是把生產(chǎn)過程中對某些工業(yè)參數(shù)的限制條件所構(gòu)成的邏輯關(guān)系迭加到正常的自動控制系統(tǒng)上去的組合控制方案。系統(tǒng)由正?？刂撇糠趾腿〈刂撇糠纸M成，正常情況下正?？刂撇糠止ぷ鳎〈刂撇糠植还ぷ?；當(dāng)生產(chǎn)過程某個參數(shù)趨于危險(xiǎn)極限時但還未進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域時，取代控制部分工作，而正?？刂撇糠植还ぷ?，直到生產(chǎn)重新恢復(fù)正常，然后正?？刂撇糠钟种匦鹿ぷ?。這種能自動切換使控制系統(tǒng)在正常和異常情況下均能工作的控制系統(tǒng)叫選擇性控制系統(tǒng)。 在本文中是通過檢測液位的高度來對液位和溫度進(jìn)行選擇性控制，它通過選擇器實(shí)現(xiàn)其功能。選擇器可以接在兩個或多個調(diào)節(jié)器的輸出端，對控制信號進(jìn)行

4、選擇，也可以接在幾個變送器的輸出端，對測量信號進(jìn)行選擇，以適應(yīng)生產(chǎn)條件的功能需要。2.2.2選擇控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)這里針對如下圖一所示溫度液位的選擇性控制系統(tǒng)方案，設(shè)計(jì)可分為以下步驟。圖1：溫度液位選擇性控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖2.2.2.1 正常調(diào)節(jié)器回路的設(shè)計(jì)選擇性控制系統(tǒng)正常情況下是正常調(diào)節(jié)器回路工作而取代調(diào)節(jié)器回路不工作；事故時取代調(diào)節(jié)器回路工作，正常調(diào)節(jié)器回路不工作，所以2個回路系統(tǒng)可單獨(dú)按單回路控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。正常調(diào)節(jié)器回路可按一般單回路系統(tǒng)設(shè)計(jì)；先確定被控量(即圖1)，控制量，據(jù)工藝要求確定執(zhí)行器氣開、氣關(guān)型式，被控過程(被控對象)特性來確定正常調(diào)節(jié)器的正、反作用。正常調(diào)節(jié)器的規(guī)律一般采用PI

5、調(diào)節(jié)器或PID調(diào)節(jié)器，而調(diào)節(jié)器的參數(shù)整定可按一般工程整定方法整定，如臨界比例度法、4：1衰減曲線等。2.2.2.2 取代調(diào)節(jié)器回路的設(shè)計(jì)取代調(diào)節(jié)器回路測量值Y：是生產(chǎn)過程中的某一個工業(yè)參數(shù)，它與正常調(diào)節(jié)器回路中的被控參數(shù)Y，并非一個參數(shù)，當(dāng)其達(dá)到某一個極限值(或大或小)時，生產(chǎn)就會出現(xiàn)事故狀態(tài)，這時整個系統(tǒng)應(yīng)該由取代調(diào)節(jié)器回路工作，這時要求取代回路的等效增益大一些，以便有較強(qiáng)的控制作用，產(chǎn)生及時的保護(hù)作用，使系統(tǒng)迅速脫離危險(xiǎn)狀態(tài)而回到正常狀態(tài)，然后又切回到正常調(diào)節(jié)器回路工作。所以取代調(diào)節(jié)器也是一個單回路控制系統(tǒng)，可按單回路控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，一般取代調(diào)節(jié)器回路為了滿足快速性都只用比例規(guī)律，且該回路的

6、比例增益K，要大一些，這是和正常調(diào)節(jié)器的主要區(qū)別。2.2.2.4選擇器高低值型式的選擇選擇器在選擇性控制系統(tǒng)中是重要的部件，它的功能相當(dāng)于一個二選一的開關(guān)，它接受正常調(diào)節(jié)器的輸出信號a和取代調(diào)節(jié)器的輸出信號b，其輸出信號c去驅(qū)動執(zhí)行器。高值選擇器是接收a信號和b信號數(shù)值高者作為選擇器輸出；低值選擇器是選a信號和b信號低值作為輸出。看上去問題較簡單，但針對一個實(shí)際系統(tǒng)如何確定選擇器高低值型式呢?我們首先統(tǒng)計(jì)工業(yè)生產(chǎn)過程可能出現(xiàn)的情況，做出選擇器高低值選擇的表格，如表1所示。表1選擇器型號選擇統(tǒng)計(jì)表取代調(diào)節(jié)器回路正常調(diào)節(jié)器回路氣開閥氣關(guān)閥正作用反作用正作用反作用氣開閥正作用高值高值反作用低值低值氣

7、關(guān)閥正作用低值低值反作用高值高值該表格是根據(jù)正常調(diào)節(jié)器回路的靜態(tài)特性和取代調(diào)節(jié)器回路的靜態(tài)特性聯(lián)合考慮的。表中打的 是指不可能出現(xiàn)的組合。為清楚起見，我們用靜態(tài)特性交叉圖說明，如正常調(diào)節(jié)器回路的調(diào)節(jié)閥為氣開式，調(diào)節(jié)器為反作用；取代調(diào)節(jié)器回路的調(diào)節(jié)閥(與正常調(diào)節(jié)器一樣)為氣開式，取代調(diào)節(jié)器為反作用，畫出其靜態(tài)交叉圖(見圖2)。圖2：靜態(tài)特性交叉圖a-a：表示正常調(diào)節(jié)器的靜態(tài)特性，b-b：表示取代調(diào)節(jié)器的靜態(tài)特性。兩靜態(tài)交叉點(diǎn)為G點(diǎn)。箭頭表示調(diào)節(jié)器變化方向。從靜態(tài)特性圖中可以看出選擇器應(yīng)選低值選擇器。注意這種情況取代調(diào)節(jié)器回路的靜態(tài)增益要大于正常調(diào)節(jié)器回路的靜態(tài)增益。3. 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)施3.1 系

8、統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型非自主加熱水槽溫度及液位調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)如圖3 所示。它由熱水源、冷水源、調(diào)節(jié)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、溫度、液位傳感器組成。熱水源具有非恒溫性。圖3：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖為了便于分析作如設(shè)：1 混合水槽與周圍環(huán)境熱交換可忽略。2 混合水槽熱水瞬間充分混合。3 系統(tǒng)穩(wěn)定后混合水槽出水流量與輸入流量相等。根據(jù)系統(tǒng)輸入、輸出關(guān)系則有： (1)式中，A為混合槽的底面積，為熱水源流量，為冷水源流量，是混合槽的液面高度，為混合槽初出水流量，而： （2）公式中為混合水槽的阻力系數(shù)，為折算系數(shù)所以公式（1）變?yōu)椋?（3）而根據(jù)前面的假設(shè)可知熱平衡關(guān)系為： (4)式中 , ，其中：，為穩(wěn)定時混合水槽液位高度與溫度； ，為冷

9、水穩(wěn)態(tài)時的流量 ，為相應(yīng)變化量； ， 分別為熱源水，冷水源的水溫。對公式（3）進(jìn)行拉氏變換，可得： （5）當(dāng)上述系統(tǒng)穩(wěn)定時，混合水槽液面保持不變對公式（4）進(jìn)行拉氏變換，可得： （6）通過上述機(jī)理法對系統(tǒng)進(jìn)行建模，可以得到液位，溫度與流量的拉氏變換表達(dá)式之間的關(guān)系，分別見上次公式（5），（6）所示，3.2系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)3.2.1溫度檢測器在本文中，溫度變送器選擇的是熱電阻，熱電阻是中低溫區(qū)最常用的一種溫度檢測器。它的主要特點(diǎn)是測量精度高，性能穩(wěn)定。其中鉑熱是阻的測量精確度是最高的，它不僅廣泛應(yīng)用于工業(yè)測溫，而且被制成標(biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn)儀。 與熱電偶的測溫原理不同的是，熱電阻是基于電阻的熱效應(yīng)進(jìn)行溫度測

10、量的，即電阻體的阻值隨溫度的變化而變化的特性。因此，只要測量出感溫?zé)犭娮璧淖柚底兓涂梢詼y量出溫度。目前主要有金屬熱電阻和半導(dǎo)體熱敏電阻兩類。金屬熱電阻的電阻值和溫度一般可以用以下的近似關(guān)系式表示，即 （7）式中，為溫度t時的阻值；為溫度時的阻值在此處使用的是金屬熱電阻變送器，使用三線制接法，即在熱電阻的根部的一端連接一根引線，另一端連接兩根引線的方式稱為三線制，這種方式通常與電橋配套使用，可以較好的消除引線電阻的影響，是工業(yè)過程控制中的最常用的。采用三線制是為了消除連接導(dǎo)線電阻引起的。這是因?yàn)闇y量熱電阻的電路一般是不平衡電橋。熱電阻作為電橋的一個橋臂電阻，其連接導(dǎo)線（從熱電阻到中控室）也成

11、為橋臂電阻的一部分，這一部分電阻是未知的且隨環(huán)境溫度變化，造成測量誤差。采用三線制，將導(dǎo)線一根接到電橋的端，其余兩根分別接到熱電阻所在的橋臂及與其相鄰的橋臂上，這樣消除了導(dǎo)線線路電阻帶來的測量誤差。熱電阻與熱電偶的選擇最大的區(qū)別就是溫度范圍的選擇，熱電阻是測量低溫的溫度傳感器，一般測量溫度在-200800，而熱電偶是測量中高溫的溫度傳感器，一般測量溫度在4001800，在選擇時如果測量溫度在200左右就應(yīng)該選擇熱電阻測量，如果測量溫度在600就應(yīng)該選擇K型熱電偶，如果測量溫度在12001600就應(yīng)該選擇S型或者B型熱電偶熱電阻與熱電偶相比有以下特點(diǎn)：（1）同樣溫度下輸出信號較大，易于測量。（2

12、）測電阻必須借助外加電源。（3）熱電阻感溫部分尺寸較大，而熱電偶工作端是很小的焊點(diǎn)，因而熱電阻測溫的反應(yīng)速度比熱電偶滿；（4）同類材料制成的熱電阻不如熱電偶測溫上限高。在綜合分析熱電阻和熱電偶的特點(diǎn)，結(jié)合本設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，在選擇溫度檢測器時選擇的是熱電阻溫度檢測器。3.2.2 液位變送器液位變送器在本設(shè)計(jì)中使用的是超聲波液位計(jì)，超聲波液位計(jì)是由微處理器控制的數(shù)字物位儀表。在測量中脈沖超聲波由傳感器（換能器）發(fā)出，聲波經(jīng)物體表面反射后被同一傳感器接收，轉(zhuǎn)換成電信號。并由聲波的發(fā)射和接收之間的時間來計(jì)算傳感器到被測物體的距離。 由于采用非接觸的測量，被測介質(zhì)幾乎不受限制，可廣泛用于各種液體和固體物料高

13、度的測量。超聲波液位計(jì)的測量精度主要受聲速隨溫度變化的影響。3.2.3 A/D 轉(zhuǎn)換此部分由ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片和8051連接而成，本電路的作用是將采集的溫度和液位信號輸入的模擬量信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，然后送入計(jì)算機(jī)內(nèi)進(jìn)行判別和運(yùn)算。ADC0809是一種帶有8通道模擬開關(guān)的8位逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換時間為100us左右，線性誤差為LSB。它由8通道模擬開關(guān)、通道選擇邏輯（地址鎖存與譯碼）、8位A/D轉(zhuǎn)換器以及三態(tài)輸出鎖存緩沖器組成。當(dāng)START上收到一個啟動轉(zhuǎn)換命令（正脈沖）后， 8位A/D轉(zhuǎn)換器開始工作， 對輸入端的信號VI 進(jìn)行轉(zhuǎn)換， 100us左右（64個時鐘周期）后轉(zhuǎn)換結(jié)束（相

14、應(yīng)的時鐘頻率為640kHz），轉(zhuǎn)換結(jié)果D（D=028-1）存入三態(tài)鎖存緩沖器。 轉(zhuǎn)換結(jié)束時，EOC信號由低電平變?yōu)楦唠娖?，通知CPU讀結(jié)果。啟動后，CPU可用查詢方式（將轉(zhuǎn)換結(jié)束信號接至一條I/O線上時）或中斷方式（EOC作為中斷請求信號引入中斷邏輯）了解A/D轉(zhuǎn)換過程是否結(jié)束。ADC0809被選通道和地址關(guān)系如下表2所示。設(shè)計(jì)中用通道0和1采集模擬量。表2：被選通道和地址的關(guān)系D0D7是轉(zhuǎn)換后的二進(jìn)制輸出端，受輸出允許信號OE的控制，OE信號由程序或外部設(shè)備提供。OE為“0”時，D0-D7呈高阻態(tài)；OE為“1”時，D6D7輸出轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)。A，B，C是三個采樣地址輸入端，它們的8種組合用來選

15、擇8個模擬量輸入通路IN0IN7中的一個通路并進(jìn)行轉(zhuǎn)換。ALE是地址鎖存選通信號。該信號上升沿把地址狀態(tài)選通入地址鎖存器。該信號也可以用來作為開始轉(zhuǎn)換的啟動信號，但此時要求信號有一定的寬度，典型值為100s最大值為200s，SC為啟動轉(zhuǎn)換脈沖輸入端，其上跳變復(fù)位轉(zhuǎn)換器，下降沿啟動轉(zhuǎn)換，該信號寬度應(yīng)大于100s，它也可由程序或外部設(shè)備產(chǎn)生。若希望自動連續(xù)轉(zhuǎn)換（即上次轉(zhuǎn)換結(jié)束又重新啟動轉(zhuǎn)換），則可將SC與EOC短接。EOC轉(zhuǎn)換結(jié)束信號從SC信號上升沿開始經(jīng)1-8個時鐘周期后由高電平變?yōu)榈碗娖剑@一過程表示正在進(jìn)行轉(zhuǎn)換。每位轉(zhuǎn)換要8個時鐘周期，8位共需64個時鐘周期，若時鐘頰率為500KHz，則一次

16、轉(zhuǎn)換要128s。該信號也可作為中斷請求信號。CLK是時鐘信號輸入端，最高可達(dá)1280KHz。REF(+)和REF(-)為基準(zhǔn)電壓輸入端，它們決定了輸入模擬電壓的最大值和最小值。通常，REF(+)和電源Vcc一起接到基準(zhǔn)電壓5.12V（或5V）上， REF(-)接在地端GND上。此時最低住所表示的輸入電壓值為5.12/28=20mVREF(+)和REF(-)也比一定要分別接在Vcc和GND上，但要滿足以下條件 (8) (9)當(dāng)ADC0809由程序控制進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換時，輸入通路選定后由輸出指令啟動A/D轉(zhuǎn)換（SC為正脈沖）。轉(zhuǎn)換結(jié)束產(chǎn)生EOC高電平信號作為中斷請求。當(dāng)微處理器執(zhí)行輸入指令后，OE變

17、為高電平，選通三態(tài)輸出鎖存器，輸入轉(zhuǎn)換后的代碼。3.2.4 D/A轉(zhuǎn)換本設(shè)計(jì)的D/A轉(zhuǎn)換器為DAC0832，模擬量輸出通道不論采用哪一種結(jié)構(gòu)形式，都要解決D/A轉(zhuǎn)換器與微處理器的接口問題。D/A轉(zhuǎn)換器要數(shù)字量并行輸入，且其輸入應(yīng)在一定時間范圍內(nèi)保持穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)模擬量輸出。8位或少于8位的D/A轉(zhuǎn)換器，只需通過相應(yīng)位數(shù)鎖存器與8位微處理器總線連接。D/A轉(zhuǎn)換器主要有兩種類型：一類內(nèi)部有數(shù)據(jù)寄存器，帶片選和寫信號引腳，可作一個I/O擴(kuò)展口直接與微處理器接口；另一類無內(nèi)部鎖存器，須外加鎖存器與微處理器相接。DAC0832是一個具有兩級數(shù)據(jù)緩沖器的8位D/A芯片（20個引腳）。這種芯片適用于系統(tǒng)中多個模

18、擬器同時輸出的系統(tǒng)，它可以與各種微處理器直接接口。其內(nèi)部還有R-2R梯形電阻解碼網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)D/A轉(zhuǎn)換。AC0832的主要特性為：輸入電平與TTL相兼容，基準(zhǔn)電壓VREF的工作范圍為+10-10V，電流穩(wěn)定時間為1s，功耗為20mW，電源電壓Vcc范圍為+5-15V。使用DA0832時，應(yīng)注意選通脈沖的寬度一般不小于500s，寄存器保持?jǐn)?shù)據(jù)的時間不應(yīng)小于90s，否則鎖存數(shù)據(jù)會出錯。由于DAC0832具有兩級數(shù)據(jù)鎖存器，所以，它具有雙緩沖、單緩沖及直通數(shù)據(jù)輸入3種工作方式。這里采用雙緩沖方式。雙緩沖工作方式時，8位輸入寄存器和8位DAC寄存器可分別由LE1和LE2控制，先由WR1和CS控制輸入數(shù)據(jù)

19、鎖存到8位輸入寄存器。這種方式可用于需要同時輸出多個模擬信號的多個DAC0832的系統(tǒng)，當(dāng)多個數(shù)據(jù)已分別存入各自的輸入寄存器后，再同時使用所有DAC0832的WR和XFER（傳遞控制）有效，數(shù)據(jù)鎖存入8位DAC寄存器并同時輸出多個模擬信號。這時，需要有兩個地址譯碼，分別選通CS和XFER。單緩沖工作方式時，只用輸入寄存器鎖存數(shù)據(jù)，另一級8位DAC寄存器接成直通方式，即把WR2和XFER接地，或者兩級寄存器同時鎖存，如把WR2與WR1接在一起，而把XFER接地。直通方式時，應(yīng)把所有控制信號接成有效形式：CS，WR1，WR2和XFER接地，ILE接+5V。DAC0832有兩個輸出端LOUT1和LO

20、UT2，為電流輸出形式，輸入數(shù)據(jù)為FFH，IOUT1電流最大。電流之和為一個常數(shù)，為使輸出電流線性轉(zhuǎn)移成電壓，在輸出端接運(yùn)算放大器。4. 系統(tǒng)的仿真4.1參數(shù)整定目前工業(yè)上常用的控制器主要有三種控制規(guī)律；比例控制規(guī)律、比例積分控制規(guī)律和比例積分微分控制規(guī)律，分別簡寫為P、PI和PID。選擇哪種控制規(guī)律主要是根據(jù)廣義對象的特性和工藝的要求來決定的。下面分別說明各種控制規(guī)律的特點(diǎn)及應(yīng)用場合。比例控制器是具有比例控制規(guī)律的控制器，它的輸出p與輸入偏差e(實(shí)際上是指它們的變化量)之間的關(guān)系為： (10)比例控制器的可調(diào)整參數(shù)是比例放大系數(shù)或比例度，對于單元組合儀表來說。它們的關(guān)系為： (11)比例控制

21、器的特點(diǎn)是：控制器的輸出與偏差成比例，即控制閥門位置與偏差之間具有一一對應(yīng)關(guān)系。當(dāng)負(fù)荷變化時，比例控制器克服干擾能力強(qiáng)、控制及時、過渡時間短。在常用控制規(guī)律中，比例作用是最基本的控制規(guī)律，不加比例作用的控制規(guī)律是很少采用的。但是，純比例控制系統(tǒng)在過渡過程終了時存在余差。負(fù)荷變化越大，余差就越大。比例控制器適用于控制通道滯后較小、負(fù)荷變化不大、工藝上沒有提出無差要求的系統(tǒng)，例如中間貯槽的液位、精餾塔塔釜液位以及不太重要的蒸汽壓力控制系統(tǒng)等。比例積分控制器是具有比例積分控制規(guī)律的控制器。它的輸出p與輸人偏差e的關(guān)系為： (12)比例積分控制器的可調(diào)整參數(shù)是比例放大系數(shù) (或比例度)和積分時間。比例

22、積分控制器的持點(diǎn)是：由于在比例作用的基礎(chǔ)上加上積分作用，而積分作用的輸出是與偏差的積分成比例、只要偏差存在、控制器的輸出就會不斷變化，直至消除偏差為止。所以采用比例積分控制器，在過渡過程結(jié)束時是無余差的、這是它的顯著優(yōu)點(diǎn)。 但是，加上積分作用，會使穩(wěn)定性降低，雖然在加積分作用的同時，可以通過加大比例度，使穩(wěn)定性基本保持不變，但超調(diào)量和振蕩周期都相應(yīng)增大，過渡過程的時間也加長。比例積分控制器是使用最普遍的控制器。它適用于控制通道滯后較小、負(fù)荷變化不大、工藝參數(shù)不允許有余差的系統(tǒng)。例如流量、壓力和要求嚴(yán)格的液位控制系統(tǒng)，常采用比例積分控制器。比例積分微分控制器是具有比例積分微分控制規(guī)律的控制器，常

23、稱為三作用（PID）控制器。理想的PID控制器，其輸出p與輸入偏差e之間具有下列關(guān)系： (13) 比例積分微分控制器的特點(diǎn)是：微分作用使控制器的輸出與輸入偏差的變化速度成比例，它對克服對象的滯后有顯著的效果。在比例的基礎(chǔ)上加上微分作用能提高穩(wěn)定性，再加上積分作用可以消除余差。所以，適當(dāng)調(diào)整、三個參數(shù)、可以使控制系統(tǒng)獲得較高的控制質(zhì)量。比例積分微分控制器適用于容量滯后較大、負(fù)荷變化大、控制質(zhì)量要求較高的系統(tǒng)，應(yīng)用最普遍的是溫度控制系統(tǒng)與成分控制系統(tǒng)。對于滯后很小或噪聲嚴(yán)重的系統(tǒng)，應(yīng)避免引入微分作用，否則會由于被控變量的快速變化引起控制作用的大幅度變化，嚴(yán)重時會導(dǎo)致控制系統(tǒng)不穩(wěn)定。對于溫度液位選擇

24、控制系統(tǒng)參數(shù)的整定，先按經(jīng)驗(yàn)法，按照“先正后取”的原則，把正常、取代調(diào)節(jié)器的比例度調(diào)到某一適當(dāng)值，然后由大到小進(jìn)行調(diào)節(jié)，使系統(tǒng)的過渡過程呈緩慢的非周期衰減變化，最后根據(jù)過程的具體情況，可給主調(diào)節(jié)器加上積分環(huán)節(jié)，調(diào)積分時間較大。取代調(diào)節(jié)器的參數(shù)整定，可以通過停留時間法，停留時間是指介質(zhì)在被控過程的被控參數(shù)允許變化范圍內(nèi)流過的時間。過程時間常數(shù)等于停留時間的兩倍，即 (14)4.2 控制器的正反作用生產(chǎn)過程中希望借助自動控制保持恒定值(或按一定規(guī)律變化)的變量稱為被控變量。在構(gòu)成一個自動控制系統(tǒng)時，被控變量的選擇十分重要、它關(guān)系到系統(tǒng)能否達(dá)到穩(wěn)定操作、增加產(chǎn)量、提高質(zhì)量、改善勞動條件、保證安全等目

25、的，關(guān)系到控制方案的成敗。在本設(shè)計(jì)中，由于控制對象，當(dāng)閥門打開時，液位，溫度都上升，所以均為正對象，而閥門時氣開閥，根據(jù)整個系統(tǒng)構(gòu)成負(fù)反饋的性質(zhì)，控制器應(yīng)均選擇反租用控制器。4.3 仿真設(shè)水槽非自主溫度加熱及液位調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)溫度、液位雙目標(biāo)系統(tǒng)參數(shù)如下：混合水槽的水溫=70， 底面積=10；阻力系數(shù);熱水源的水溫；冷水源的水溫；時間滯后，時滯常數(shù)。通過上述條件可知道被控對象的溫度和液位的拉氏變換和熱水源，冷水源的流量之間的關(guān)系為： (15) (16)系統(tǒng)的控制框圖為：圖4：系統(tǒng)方框圖經(jīng)過整定參數(shù)可以得到60.550.90.32.410.36系統(tǒng)仿真可得：圖5：液位曲線圖圖6：溫度曲線圖5. 心得體會這次過程控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)可以學(xué)到很多很多的的東西，同時不僅可以鞏固了以前所學(xué)過的知識，而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識。以前在上課的時候，老師會給