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文檔簡介

1、百旗文庫-讓每個人平等地提升自就安徽建筑工業(yè)學院畢業(yè)設計(論文)專業(yè)班級學生姓名學號一基于MATLAB的三容水箱液位串級指導教師2011年6月1日百座文暉-讓每個人平等地提升自期基于MATLAB的三容水箱液位串級控制系統(tǒng)的設計摘要液位是工業(yè)生產(chǎn)進程中重要的被控量之一,因此液位控制的研究具有專門大的現(xiàn)實意義。水箱的液位控制對石油、冶金、化工等行業(yè)來講必不可少口本論文的目的是設計三容水箱液位串級控制系統(tǒng),在設計中充分利用自動化儀表技術,運算機技術,自動控制技術,以實現(xiàn)對水箱液位的串級控制。第一對被控對象的模型進行分析,并采用實險建模法求取模型的傳遞函數(shù).然后,按照被控對象模型和被控進程特性并加入P

2、ID調節(jié)器設計串皴控制系統(tǒng),采用動態(tài)仿真技術對控制系統(tǒng)的性能進行分析.同時,通過對實際控制的結果進行比較,驗證了申皴控制對提高系統(tǒng)性能的作用.隨著運算機控制技術的迅速進展,組態(tài)技術開始取得重視與運用,它能夠專門好地解決傳統(tǒng)工業(yè)控制軟件存在的各種問題,利用戶能按照控制對象和控制目的任意組態(tài),完成最終的自動化控制工程口關鍵詞:液位,串級控制,PIB調節(jié)器,系統(tǒng)仿真2百度文庫-讓每個人平等地提升自我AbstractLiquidlevelisoneofimportantcontrolledvariablesinindustrialprocess,soresearchonithasgreatrealis

3、ticpurposeofthisthesisistodesigntheliquidlevel'scascadecontrolsystemofthedesignmakesfulluseoftheautomaticindicatortechnique、thecomputertechnique、thecommunicationtechniqueandtheautomaticcontroltechniqueinordertorealizecascadecontrolofwavertank's,Icarryouttheanalysisofthecontrolledobjects1mode

4、l,andusetheexperimentalmethodtocalculatethetransferfunctionofthemodel.Next,Idesignthecascadecontrolsystemandusethedynamicsimulationtechniquetoanalyzethecapabilityofcontrolsystemanddesignthecascadecontrolsystem,accordingtothemodelofcontrolledobjectandcharacteristicofcontrolledprogress,jioningthemodul

5、atorofthemeantime,bycomparingthecontrolsystemfunctions,!validatetheeffectsofcascadecontrolsystemonacceleratingsystemcomputercontroltechnologydevelopsatahighspeed,configurationtechnologyisregardedandused,whichcansolvesomanyproblemsoftraditionalindustrialcontrolsoftwarethatuserscanconfigureatwilltofin

6、ishtheirautomaticprojectsaccordingtotheirobjectandgoal.Keywords:liquidlevel,cascadecontrol,P1Dmodulator,systemsimulation.7目錄1緒論1進程控制概述1進程控制的特點1工業(yè)進程控制的進展概況2進程運算機控制系統(tǒng)2液位串級控制系統(tǒng)概述4串級控制系統(tǒng)大體概念即組成結構4系統(tǒng)特點及分析4MATLAB軟件介紹5MATLAB系統(tǒng)組成5基于MATLAB的數(shù)值處置62被控對象建模7實驗法簡介7實驗步驟介紹8水箱數(shù)據(jù)收集方式介紹:9上水箱階躍響應參數(shù)測定:9中水箱階躍響應參數(shù)測定:9下水箱階躍

7、響應參數(shù)測定:11數(shù)據(jù)擬合與水箱傳遞函數(shù)求取11求取上水箱模型傳遞函數(shù)11求取中水箱模型傳遞函數(shù)13求取下水箱模型傳遞函數(shù)143控制系統(tǒng)設計及仿真17控制系統(tǒng)的選擇17PID控制簡介18比例(P)控制18積分(I)控制19微分(D)控制19PID控制器參數(shù)整定194.控制系統(tǒng)仿真21階躍響應性能21加入副回路的仿真21去除副回路的仿真22加入擾動235.進程儀表控制與運算機控制26儀表控制系統(tǒng)概述26進程儀表介紹26檢測部份26執(zhí)行機構27控制器28運算機進程控制系統(tǒng)29遠程運算機控制系統(tǒng)概述29MCGS組態(tài)軟件概述29MCGS組態(tài)軟件的特點30運算機控制與進程儀表控制比較3162吉論33致謝

8、34參考文獻35附錄:英文資料及譯文361 .英文資料362 .譯文44百度文庫讓每個人平等地提升自我1緒論進程控制概述進程控制的特點進程控制是通過各類檢測儀表、控制儀表(包括電動儀表和氣動儀表,模擬儀表和智能儀表)和電子運算機(看做一臺儀表)等自動化技術工具,對整個生產(chǎn)進程進行自動檢測、自動監(jiān)督和自動控制。一個進程控制系統(tǒng)是由被控進程和進程檢測儀表兩部份組成的。進程檢測控制儀表包括檢測元件、變送器、調節(jié)器(包括運算機)、調節(jié)閥等。進程控制系統(tǒng)的設計是按照工業(yè)進程的特性和工藝要求,通過選用進程檢測控制儀表組成系統(tǒng),再通過PID參數(shù)的整定,實現(xiàn)對生產(chǎn)進程的最佳控制。進程控制有以下特點:(1)它是

9、連續(xù)生產(chǎn)過程的自動控制。過程控制一般是指連續(xù)生產(chǎn)過程的自動控制,其被控量需定量的控制,而且應是連續(xù)可調的。(2)被控過程是多種多樣、非電量的。在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中。工業(yè)控制很復雜。由于生產(chǎn)規(guī)模大小不同,工藝要求各異,產(chǎn)品多種多樣,因此過程控制中的被控過程是多種多樣的。它們的動態(tài)特性多數(shù)具有大慣性、大滯后、非線形特性。有些機理復雜的過程至今尚未被人們所認識,所以很難用目前過程辨識方法建立精確的數(shù)學模型,因此設計能適應各種過程的控制并非易事。(3)過程控制的控制過程多屬慢過程,而且多半為參量控制。由于被控過程具有大慣性、大滯后(大時延)等特性,因此決定了過程控制的控制過程多屬慢過程。(4)過程控制方案

10、十分豐富。隨著現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展,工藝條件越來越復雜對控制過程的要求越來越高。過程控制的系統(tǒng)設計是以被控過程的特性為依據(jù)的。由于工業(yè)過程的復雜多變,因此其特性多半屬多變量、分布參數(shù)、大慣性、大滯后和非線形等等。(5)定值控制是過程控制的一種常用形式。在石油、化工、電力、冶金等現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中,過程控制的主要目的在于消除或減小外界干擾對被控量的影響,使被控量能穩(wěn)定控制在該值上,使工業(yè)生產(chǎn)能實現(xiàn)優(yōu)質、高產(chǎn)和低消耗的目標。三容水箱液位定值控制系統(tǒng)是一種重要的過程控制,在石油、化工、冶金等工業(yè)領域有廣泛的應用。它對液位設定值,利用申行控制系統(tǒng),使下水箱液位保百度文庫-讓每個人平等地提升自我持在該值,

11、并跟隨此給定值,抵抗擾動。它只有一個控制變量,即下水箱液位,屬于單輸入、單輸出控制,通常把它組建為過程儀表控制系統(tǒng)或遠程計算機控制系統(tǒng)。工業(yè)進程控制的進展概況自本世紀30年代以來,伴隨著自動控制理論的日趨成熟,自動化技術不斷地進展并取得了驚人的成績,在工業(yè)生產(chǎn)和科學進展中起著關鍵性的作用。進程控制技術是自動化技術的重要組成部份,普遍運用于石油,化工,電力,冶金,輕工,紡織,建材等工業(yè)部門。初期的進程控制系統(tǒng)采用基地式儀表和部份單元組合儀表,進程控制系統(tǒng)結構大多是單輸入,單輸出系統(tǒng),進程控制理論是以頻率法和根軌跡法為主體的經(jīng)典控制理論,以維持被控參數(shù)溫度,液位,壓力,流量的穩(wěn)固和消除主要擾動為控

12、制目的進程。其后,串級控制,比值控制和前饋控制等復雜進程控制系統(tǒng)慢慢應用于工業(yè)生產(chǎn)中,氣動和電動單元組合儀表也開始大量采用,同時電子技術和運算機技術開始應用于進程控制領域,實現(xiàn)了直接數(shù)字控制(DDC)和設定值控制(SPC)o以后,以最小二乘法為基礎的系統(tǒng)辨識,以極大值和動態(tài)計劃為主要方式的最優(yōu)控制和以卡爾曼濾波理論為核心的最佳估量所組成的現(xiàn)代控制理論,開始應用于解決進程控制生產(chǎn)中的非線性,耦合性和時變性等問題,使得工業(yè)進程控制有了更好的理論基礎。同時新型的散布式控制系統(tǒng)(DCS)集運算機技術、控制技術、通信技術、故障診斷技術和圖形顯示技術為一體,使工業(yè)自動化進入控制管理一體化的新模式?,F(xiàn)今工業(yè)

13、自動化己進入運算機集成進程系統(tǒng)(CIPS)時期,并依托人工智能,控制理論和運籌學相結合的智能控制技術向工廠綜合自動化的方向進展。進程運算機控制系統(tǒng)現(xiàn)代化進程工業(yè)向著大型化和持續(xù)化的方向進展,生產(chǎn)進程也隨之日趨復雜,而對生產(chǎn)質量、經(jīng)濟效益的要求,對生產(chǎn)的安全、靠得住性要求和對生態(tài)環(huán)境保護的要求卻愈來愈高。不僅如此,生產(chǎn)的安全性和靠得住性,生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟效益都成為衡量現(xiàn)今自動控制水平的重要指標。因此繼續(xù)采用常規(guī)的調節(jié)儀表(模擬式與數(shù)字式)已經(jīng)不能知足對現(xiàn)代化進程工業(yè)的控制要求。由于運算機具有運算速度快、精度高、存儲量大、編程靈活和具有很強的通信能力等特點,目前以微處置器、單片微處置器為核心的工業(yè)控

14、制兒與數(shù)字調節(jié)器一進程運算機設備,正慢慢取代模擬調節(jié)器,在進程控制中取得十分普遍的作用。在系統(tǒng)中,由于運算機只能處置數(shù)字信號,因此給定值和反饋量要先通過A/D轉換器將其轉換為數(shù)字量,才能輸入運算機。當運算機同意了給定值和反饋量后,依照誤差值,按某種控制規(guī)律(PID)進行運算,計算結果再經(jīng)D/A轉換器,將數(shù)字信號轉換成模擬信號輸出到執(zhí)行機構,從而完成對系統(tǒng)的控制作用。1 .進程運算機系統(tǒng)的硬件部份:(1)由中央處置器、時鐘電路、內存儲器組成的運算機主機是組成運算機控制系統(tǒng)的核心部份,進行數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)處置、邏輯判斷、控制量計算、越限報警等,通過接口電路向系統(tǒng)發(fā)出各類控制命令,指揮系統(tǒng)安全靠得住的

15、協(xié)調工作。(2)包括各類控制開關、數(shù)字鍵、功能鍵、指示燈、聲訊器和數(shù)字顯示器等的控制臺是人機對話的聯(lián)系紐帶,操作人員能夠通過操作臺向運算機輸入和修改控制參數(shù),發(fā)出操作命令;運算機向操作人員顯示系統(tǒng)運行狀態(tài),發(fā)出報警信號。(3)通用外圍設備包括打印機、記錄儀、圖形顯示器、閃存等,它們用來顯示、存儲、打印、記錄各類數(shù)據(jù)。(4)I/O接口和I/O通道是運算機主機與外部連接的橋梁。I/O通道有模擬量通道和數(shù)字量通道。模擬量I/O通道將有傳感變送器取得的工業(yè)對象的生產(chǎn)進程參數(shù)(標準電信號)變換成二進制代碼傳送給運算機;同時將運算機輸出的數(shù)字控制量變換為控制操作執(zhí)行機構的模擬信號,實現(xiàn)對生產(chǎn)進程的控制。2

16、 .進程運算機系統(tǒng)的軟件部份:(1)系統(tǒng)軟件由運算機及進程控制系統(tǒng)的制造廠商提供,用來管理運算機本身資源,方便用戶利用運算機。(2)應用程序由用戶按照要解決的控制問題而編寫的各類程序(如各類數(shù)據(jù)收集、濾波程序、控制量計算程序、生產(chǎn)進程監(jiān)控程序),應用軟件的好壞將影響到控制系統(tǒng)的功能、精度和效率。液位串級控制系統(tǒng)概述在工業(yè)實際生產(chǎn)中,液位是進程控制系統(tǒng)的重要被控量,在石油、化工、環(huán)保、水處置、冶金等行業(yè)尤其重要。在工業(yè)生產(chǎn)進程自動化中,常常需要對某些設備和容器的液位進行測量和控制。通過液位的檢測與控制,了解容器中的原料、半成品或成品的數(shù)量,以便調節(jié)容器內的輸入輸出物料的平衡,保證生產(chǎn)進程中各環(huán)節(jié)

17、的物料搭配適當。通過控制運算性能夠不斷監(jiān)控生產(chǎn)的運行進程,即時地監(jiān)視或控制容器液位,保證產(chǎn)品的質量和數(shù)量。若是控制系統(tǒng)設計欠妥,會造成生產(chǎn)中對液位控制的不合理,致使原料的浪費、產(chǎn)品的不合格,乃至造成生產(chǎn)事故,所以設計一個良好的液位控制系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)中有著重要的實際意義。串級控制系統(tǒng)大體概念即組成結構申級控制系統(tǒng)采用兩套檢測變送器和兩個調節(jié)器,前一個調節(jié)器的輸出作為后一個調節(jié)器的設定,后一個調節(jié)器的輸出送往調節(jié)閥。前一個調節(jié)器稱為主調節(jié)器,它所檢測和控制的變量稱主變量(主被控參數(shù)),即工藝控制指標;后一個調節(jié)器稱為副調節(jié)器,它所檢測和控制的變量稱副變量(副被控參數(shù)),是為了穩(wěn)固主變量而引入的輔助

18、變量。整個系統(tǒng)包括兩個控制回路,主回路和副回路。副回路由副變量檢測變送、副調節(jié)器、調節(jié)閥和副進程組成:主回路111主變量檢測變送、主調節(jié)器、副調節(jié)器、調節(jié)閥、副進程和主進程組成。在串級控制系統(tǒng)中,由于引入了一個副回路,不僅能及早克服進入副回路的擾動,而且乂能改善進程特性。副調節(jié)器具有“粗調”的作用,主調節(jié)器具有“細調”的作用,從而使其控制品質取得進一步提高。系統(tǒng)特點及分析* 改善了進程的動態(tài)特性,提高了系統(tǒng)控制質量。* 能迅速克服進入副回路的二次擾動。* 提高了系統(tǒng)的工作頻率。* 對負荷轉變的適應性較強。4百度文庫-讓每個人平等地提升自我MATLAB軟件介紹MATLAB軟件是由美國MathWo

19、rks公司開發(fā)的,是目前國際上最流行、應用最普遍的科學與工程計算軟件,它普遍應用于自動控制、數(shù)學運算、信號分析、運算機技術、圖形圖象處置、語音處置、汽車工業(yè)、生物醫(yī)學工程和航天工業(yè)等各行各業(yè),也是國內外高校和研究部門進行許多科學研究的重要工具。MATLAB最先發(fā)行于1984年,通過10余年的不斷改良,現(xiàn)今已推出基于Windows2000/xp的MATLAB版本。新的版本集中了日常數(shù)學處置中的各類功能,包括高效的數(shù)值計算、矩陣運算、信號處置和圖形生成等功能。在MATLAB環(huán)境下,用戶能夠集成地進行程序設計、數(shù)值計算、圖形繪制、輸入輸出、文件管理等各項操作。MATLAB提供了一個人機交互的數(shù)學系統(tǒng)

20、環(huán)境,該系統(tǒng)的大體數(shù)據(jù)結構是復數(shù)矩陣,在生成矩陣對象時,不要求作明確的維數(shù)說明,使得工程應用變得加倍速捷和便利。MATLAB系統(tǒng)組成(l)MATALB語言體系MATLAB是高層次的矩陣/數(shù)組語言.具有條件控制、函數(shù)挪用、數(shù)據(jù)結構、輸入輸出、面向對象等程序語言特性。利用它既能夠進行小規(guī)模編程,完成算法設計和算法實驗的大體任務,也能夠進行大規(guī)模編程,開發(fā)復雜的應用程序。(2)MATLAB工作環(huán)境這是對MATLAB提供給用戶利用的管理功能的總稱.包括管理工作空間中的變量據(jù)輸入輸出的方式和方式,和開發(fā)、調試、管理M文件的各類工具。(3)圖形圖像系統(tǒng)這是MATLAB圖形系統(tǒng)的基礎,包括完成2D和3D數(shù)據(jù)

21、圖示、圖像處置、動畫生成、圖形顯示等功能的高層MATLAB命令,也包括用戶對圖形圖像等對象進行特性控制的低層MATLAB命令,和開發(fā)GUI應用程序的各類工具。(4)MATLAB數(shù)學函數(shù)庫這是對MATLAB利用的各類數(shù)學算法的總稱.包括各類初等函數(shù)的算法,也包括矩陣運算、矩陣分析等高層次數(shù)學算法。(5)MATLAB應用程序接口(API)這是MATLAB為用戶提供的一個函數(shù)庫,使得用戶能夠在MATLAB環(huán)境中利用c程序或FORTRAN程序,包括從MATLAB中挪用于程序(動態(tài)鏈接),讀寫MAT文件的功能。3百度文庫-讓每個人平等地提升自我基于MATLAB的數(shù)值處置現(xiàn)代科學與工程的進展離不開數(shù)學。數(shù)

22、學家感興趣的問題和其他科學家、工程技術人員所關注的問題是不同。數(shù)學家往往對數(shù)學問題的解析解和解的存在性嚴格證明感興趣,而工程技術人員一般對如何求出數(shù)學問題的解更關心。換句話說,能用某種方式取得問題的解則是工程技術人員更關心的問題。而取得如此解的最直接方式就是通過數(shù)值解法技術。數(shù)學問題的數(shù)值解法已經(jīng)成功地運用于各個領域。而MATLAB語言就可以夠求解幾乎所有的數(shù)值問題,在本設計中就將運用它來對采樣數(shù)據(jù)進行插值擬合。數(shù)據(jù)擬合成曲線的思想就是按照一組二維數(shù)據(jù),即平面上的若干點,要求肯定一個一元函數(shù)y=即曲線,使這些點與曲線整體來講盡可能接近,曲線擬合其目的是按如實驗取得的數(shù)據(jù)去成立因變量與自變量之間

23、有效的經(jīng)驗函數(shù)關系,為進一步的深切研究提供線索。92被控對象建模設汁三容水箱液位進程控制系統(tǒng)必需先成立三容水箱的進程模型。進程的數(shù)學模型是設計進程控制系統(tǒng),肯定控制方案、分析質量指標,整定調節(jié)器參數(shù)等等的重要依據(jù),所以進程數(shù)學模型是進程控制系統(tǒng)設計分析和應用的重要資料。進程建模對于實現(xiàn)生產(chǎn)進程的自動化具有十分重要的意義。在液位串級控制系統(tǒng)中,咱們所關心的是如何控制好水箱的液位。上水箱、中水箱和下水箱是系統(tǒng)的被控對象,必需通過測定和計算他們模型,來分析系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能、動態(tài)特性,為其他的設計工作提供依據(jù)。上水箱、中水箱和下水箱為THJ-2高級進程控制實驗裝置中上、中、下三個個串接的有機玻璃圓筒形水

24、箱,還有不銹鋼儲水箱負責供水與儲水。上水箱尺寸為:d=25cm,h=20cin;中水箱尺寸為:d=25cm,h=20cm;下水箱尺寸為:d=35cm,h=20cm,每一個水箱分為三個槽:緩沖槽、工作槽、出水槽。而成立進程數(shù)學模型的大體方式,一般來講有機理分析法和實驗法兩種。機理分析法建模乂可被稱為數(shù)學分析法建模和理論建模。對于一些簡單的被控進程建??刹捎么朔???墒?,由于很多工業(yè)進程其內部機理較復雜,對某些物理,化學進程目前尚不完全清楚,所以對這些較復雜進程的建模較為困難,再加上工業(yè)進程非線性因素的存在和一些不合理的人為假設,使得機理法建模在對較為復雜的進程建模時顯出短處?,F(xiàn)在,工程上普遍采用實

25、驗法建模。顧名思義,實驗法建模的主要特點是不需要深切了解進程的機理。只要設計一個合理的實驗,去取得進程所包括的充沛的信息量,就可以夠依照必然的方式取得被控進程的數(shù)學模型,而控制理論已有相關成熟的方案,即工程上普遍采用的階躍響應曲線法。實驗法簡介實驗法建??煞譃榧訉iT信號和不加信號兩種。加專門信號就是在實驗進程中改變所研究的進程輸入量,對其輸出量進行數(shù)據(jù)處置就可求得進程的數(shù)學模型。不加專門信號既利用進程在正常操作時所記錄的信號,進行統(tǒng)計分析來求得進程的數(shù)學模型。一般來講這種方式只能定性到反映進程數(shù)學模型,其精度較差。所以,為了能取得精度較高的數(shù)學模型,應采用加專門信號的實驗法。產(chǎn)生專門信號的發(fā)生

26、器多種多樣,下面介紹常用的階越響應曲線法來辨識過程的數(shù)學模型。它的原理很簡單,在被控過程的輸入量作階越變化時,測定其輸出量隨時間變化的曲線,即得階越響應曲線。為了在實驗時能滿足下水箱液位能達到設定的高度,要求三只水箱放水閥的開度必須滿足下列關系:上水箱放水閥開度)中水箱放水閥開度下水箱放水閥開度(1)這樣,當系統(tǒng)運行與穩(wěn)態(tài)時,三個水箱液位高度關系必然會滿足下列不等式:下水箱液位中水箱液位)上水箱液位(2)即知足上述的不等式后,系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)時才會出現(xiàn)流量的平衡關系。實驗步驟介紹1 .完成接線,接通電源.2 .打開閥門,3只放水閥的開度知足式(1)要求.3 .設置系統(tǒng)的給定值后,用手操作調節(jié)器的輸出

27、,以控制3只水箱液位的高度。當下水箱的液位等于給定值,且上、中水箱的液位大體不變時,把調節(jié)器由手動切換為自動,使系統(tǒng)進入自動運行狀態(tài)。4 .為突變給定量,施加階躍信號,提高各調節(jié)閥開度,使得節(jié)約擾動值為10,使各水箱從頭進入平衡狀態(tài),并記錄水位轉變數(shù)據(jù)。圖水箱階躍響應框圖水箱數(shù)據(jù)收集方式介紹:上水箱階躍響應參數(shù)測定:控制調節(jié)閥開度,使初始開度0PF50,等到水箱的液位處于平衡位置時。改變調節(jié)閥開度至OPF60,即對上水箱輸入階躍信號,使其液位離開原平衡狀態(tài)。通過必然調節(jié)時刻后,水箱液位從頭進入平衡狀態(tài)。記錄階躍響應參數(shù)(距離30s收集數(shù)據(jù)):16111627121738131849141951

28、01520表上水箱階躍響應數(shù)據(jù)中水箱階躍響應參數(shù)測定:控制調節(jié)閥開度,使應參數(shù)測定初始開度0P尸45,等到水箱的液位處于平衡位置時。改變調節(jié)閥開度至02:55,即對上水箱輸入階躍信號,使其液位離開原平衡狀態(tài)。通過必然調節(jié)時刻后,水箱液位從頭進入平衡狀態(tài)。記錄階躍響應參數(shù)(距離30s收集數(shù)據(jù)):171319281420391521410162251117236121824表中水箱階躍響應數(shù)據(jù)百度文庫讓每個人平等地提升自我下水箱階躍響應參數(shù)測定:控制調節(jié)閥開度,使初始開度0P尸40,等到水箱的液位處于平衡位置時。改變調節(jié)閥開度至0巳二50,即對上水箱輸入階躍信號,使其液位離開原平衡狀態(tài)。通過必然調

29、節(jié)時刻后,水箱液位從頭進入平衡狀態(tài)。記錄階躍響應參數(shù)(距離30s收集數(shù)據(jù)):113253749214263850315273951416284052517294153618304254719314355820324456921334557102234465811233547591224364860表下水箱階躍響應數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)擬合與水箱傳遞函數(shù)求取由于實驗測定數(shù)據(jù)可能存在誤差,直接利用計算法求解水箱模型會使誤差增大。所以利用MATLAB軟件對實驗數(shù)據(jù)進行處置,按照最小二乘法原理和實驗數(shù)據(jù)對響應曲線進行最佳擬合后,再計算水箱模型。運用MATLAB提供的一組函數(shù)polyfit、polyval和plot能

30、夠取得比較滿意的多項式擬合曲線。求取上水箱模型傳遞函數(shù)在MATLAB的命令窗口輸入曲線擬合指令:x=0:30:540;y=;p二polyfit(x,y,5);xi=0:3:540;yi=polyval(p,xi);Plot(x,y,xi,yi,'-')35在MATLAB中繪出曲線如下:按照曲線采用切線作圖法計算上水箱特性參數(shù),當階躍響應曲線在輸入量x(t)產(chǎn)生階躍的剎時,即廿0時,其曲線斜率為最大,然后逐漸上升到穩(wěn)態(tài)值,該響應曲線可用一階慣性環(huán)節(jié)近似描述,需肯定K和T。而斜率K為P(t)導數(shù)在t=0的值為,以此做切線交穩(wěn)態(tài)值于A點,A點映射在t軸上的B點的值為To階躍響應擾動值

31、為10,靜態(tài)放大系數(shù)為階躍響應曲線的穩(wěn)態(tài)值),(8)二與階躍擾動值四二10之比血=3,所以上水箱傳遞函數(shù)為G1(S)=_£。xO605+1求取中水箱模型傳遞函數(shù)在MATLAB的命令窗口輸入曲線擬合指令:x=0:30:420;y=;p二polyfit(x,y,3);xi=0:3:420;yi=polyval(p,xi);plot(x,y,xi,yi,'-')在MATLAB中繪出曲線如下:圖中水箱模型計算曲線同上,斜率K為P(t)導數(shù)在t=0的值為,以此做切線交穩(wěn)態(tài)值于A點,A點映射在t軸上的B點的值為T。階躍響應擾動值為10,靜態(tài)放大系數(shù)為階躍響應曲線的穩(wěn)態(tài)值),(8)

32、二與階躍擾動值10二10之比攵0=止2,所以中水箱傳遞函數(shù)%0747為GKS)=,105S+1求取下水箱模型傳遞函數(shù)在MATLAB的命令窗口輸入曲線擬合指令:x=0:30:1500;y=p二polyfit(x,y,3);xi=0:3:1500;yi=polyval(p,xi);plot(x,y,xi,yi,'-')在MATLAB中繪出曲線如下:圖下水箱模型計算曲線同上,斜率K為P(t)導數(shù)在廿0的值為,以此做切線交穩(wěn)態(tài)值于A點,A點映射在t軸上的B點的值為To階躍響應擾動值為10,靜態(tài)放大系數(shù)為階躍響應曲線的穩(wěn)態(tài)值),(s):與階躍擾動值ZLt0=,所以下水箱傳遞函數(shù)xO為GK

33、S)=5.344535+13控制系統(tǒng)設計及仿真控制系統(tǒng)的選擇計算三容水箱液位進程控制系統(tǒng)必需先成立三容水箱的進程模型。進程的數(shù)學模型是設計進程控制系統(tǒng),肯定控制方案、分析質量指標,整定調節(jié)器參數(shù)等等的重要依據(jù),所以進程數(shù)學模型是進程控制系統(tǒng)設計分析和應用的重要資料。進程建模對于實現(xiàn)生產(chǎn)進程的自動化具有十分重要的意義。三容水箱液位定值控制系統(tǒng)的被控對象是三容水箱,被控參數(shù)是下水箱液位,控制參數(shù)是上水箱的給水量,可用電動調節(jié)閥控制來實現(xiàn)。若采用單回路控制,其系統(tǒng)框圖如下:圖單回路控制系統(tǒng)框圖由于被控對象為三容水箱系統(tǒng),為了知足對控制精度和功能的更高要求,單回路系統(tǒng)已難以知足此類被控對象,需要在單回

34、路的基礎上,采取其它辦法,組成比單回路系統(tǒng)復雜一些的控制系統(tǒng),三閉環(huán)吊級控制系統(tǒng)就是一個選擇。圖三閉環(huán)液位串級控制系統(tǒng)框圖PID控制簡介在工程實際中,應用最為普遍的調節(jié)器控制規(guī)律為比例、積分、微分控制,簡稱PID控制,乂稱PID調節(jié)。PID控制器問世至今已有近70年歷史,它以其結構簡單、穩(wěn)固性好、工作靠得住、調整方便而成為工業(yè)控制的主要技術之一。當被控對象的結構和參數(shù)不能完全掌握,或得不到精準的數(shù)學模型時:控制理論的其它技術難以采歷時.,系統(tǒng)控制器的結構和參數(shù)必需依托經(jīng)驗和現(xiàn)場調試來肯定,這時應用PID控制技術最為方便。即當咱們不完全了解一個系統(tǒng)和被控對象,或不能通過有效的測量手腕來取得系統(tǒng)參

35、數(shù)時,最適合用PID控制技術。PID控制,實際中也有PI和PD控制。PID控制器就是按照系統(tǒng)的誤差,利用比例、積分、微分計算出控制量進行控制的。圖PID控制系統(tǒng)結構圖PID控制器是一種線性控制器,它按照給定值r(t)與實際輸出值c(t)組成控制誤差e(t),B|Je(t)=r(t)-c(t)o將誤差的比例(P)、積分、微分通過線性組合組成控制量,對進程對象進行控制,故稱為PID控制器??刂埔?guī)律為“=Kp"(/)+(卜力+。,力其中K.一比例系數(shù),7;一積分時刻常數(shù)北一微分時刻常數(shù)比例(P)控制比例控制是一種最簡單的控制方式。其控制器的輸出與輸入誤差信號成比例關系。僅有比例控制時系統(tǒng)輸

36、出存在穩(wěn)態(tài)誤差(Steady-stateerror)o積分(I)控制在積分控制中,控制器的輸出與輸入誤差信號的積分成正比關系。對一個自動控制系統(tǒng),若是在進入穩(wěn)態(tài)后存在穩(wěn)態(tài)誤差,則稱那個控制系統(tǒng)是有穩(wěn)態(tài)誤差的或簡稱有差系統(tǒng)(SystemwithSteady-stateError)o為了消除穩(wěn)態(tài)誤差,在控制器中必需引入“積分項”。積分項對誤差取決于時刻的積分,隨著時刻的增加,積分項會增大。如此,即便誤差很小,積分項也會隨著時刻的增加而加大,它推動控制器的輸出增大使穩(wěn)態(tài)誤差進一步減小,直到等于零。因此,比例+積分(PI)控制器,能夠使系統(tǒng)在進入穩(wěn)態(tài)后無穩(wěn)態(tài)誤差。微分(D)控制在微分控制中,控制器的輸

37、出與輸入誤差信號的微分(即誤差的轉變率)成正比關系。自動控制系統(tǒng)在克服誤差的調節(jié)進程中可能會出現(xiàn)振蕩乃至失穩(wěn)。其原因是由于存在有較大慣性組件(環(huán)節(jié))或有滯后(delay)組件,具有抑制誤差的作用,其轉變老是掉隊于誤差的轉變。解決的辦法是使抑制誤差的作用的轉變“超前”,即在誤差接近零時,抑制誤差的作用就應該是零。這就是說,在控制器中僅引入“比例”項往往是不夠的,比例項的作用僅是放大誤差的幅值,而目前需要增加的是“微分項”,它能預測誤差轉變的趨勢,如此,具有比例+微分的控制器,就可以夠提前使抑制誤差的控制作用等于零,乃至為負值,從而避免了被控量的嚴峻超調。所以對有較大慣性或滯后的被控對象,比例+微

38、分(PD)控制器能改善系統(tǒng)在調節(jié)進程中的動態(tài)特性。PID控制器參數(shù)整定PID控制器的參數(shù)整定是控制系統(tǒng)設計的重要內容,應按照被控進程的特性肯定PID控制器的比例系數(shù)、積分時刻和微分時刻的大小。PID控制器參數(shù)整定的方式分為兩大類:一是理論計算整定法。它主如果依據(jù)系統(tǒng)的數(shù)學模型,通過理論計算肯定控制器參數(shù)。III于實驗測定的進程數(shù)學模型只能近似反映進程動態(tài)特,理論計算的參數(shù)整定值靠得住性不高,還必需通過工程實際進行調整和修改。二是工程整定方式,乂稱實驗法。它主要依賴工程經(jīng)驗,直接在控制系統(tǒng)實驗中進行控制器參數(shù)整定,且方式簡單、易于掌握,在工程實際中被普遍采用。PID控制器參數(shù)的工程整定方式,主要

39、有臨界比例法、反映曲線法和衰減曲線法。三種方式都是通過實驗,然后依照工程經(jīng)驗公式對控制器參數(shù)進行整定。但無論采用哪一種方式所取得的控制器參數(shù),都需要在實際運行中進行最后調整與完善。本設計采用實驗法,通過不斷改變PID控制器的參數(shù)取得理想曲線,進而肯定PID控制器的參數(shù)。4 .控制系統(tǒng)仿真階躍響應性能在完成了被控對象的數(shù)學模型的成立和控制系統(tǒng)方案的選擇后,能夠在Simulink中對控制方案進行仿真實驗,以驗證方案的可行性和和加深對于PID參數(shù)調整的定性熟悉。以三容水箱作為被控對象,其數(shù)學模型為三個單容水箱的串聯(lián),其傳遞函數(shù)在上一章已成立??紤]到后兩級水箱的輸入是上級水箱的液位輸出,與前面已成立的

40、模型相差一個增益,在下面的仿真實驗中,設該增益為1。另外可增加一個切換開關(ManualSwitch),通過手動切換開關能夠實現(xiàn)副回路的引入與切除,以了解副回路對控制性能的影響,比較串級控制和非串級控制對雙容水箱液位的控制能力。圖SIMULINK仿真框圖加入副回路的仿真在時刻為0時對系統(tǒng)加入大小為30的階躍信號,設置主控制器PID參數(shù)及二6,T尸,=120;仿真結束時刻設置為500s,仿真取得的波形圖如下:圖MATLAB加入副回路仿真曲線圖去除副回路的仿真將切換開關置于上,去掉副回路,系統(tǒng)成為單回路控制系統(tǒng),從頭運行仿真,取得仿真圖入下圖所示:圖MATLAB不加入副回路仿真曲線由和兩圖對比可見

41、,引入副回路組成三容水箱液位串級控制系統(tǒng)后動態(tài)特性比不加入副回路的控制系統(tǒng)有了專門大的改善,使不穩(wěn)固的三階系統(tǒng)變得穩(wěn)固,對被控對象的調節(jié)能力更強。加入擾動維持初始階躍信號不變,并在副回路中加入擾動信號,觀察響應曲線.通過慣性環(huán)節(jié)向副回路加入階躍值為70的擾動信號。控制器參數(shù)不變。圖SIMULINK加入擾動仿真框圖圖MATLAB加入副回路擾動仿真曲線圖MATLAB不加入副回路擾動仿真曲線由圖和圖對比可見,引入副回路組成三容水箱液位吊級控制系統(tǒng)后能夠專門好的克服進入副回路的擾動,及時消除擾動對主參數(shù)的影響.在克服二次擾動方面串級控制比不加副回路的非串級控制好。綜上所述,選擇串級PID控制的設計方案

42、完成對水箱液位的控制調節(jié)應當是可行的.而且在改善系統(tǒng)的動態(tài)特性、抗擾動能力等方面與非串級控制系統(tǒng)是較為有效的??墒欠抡媲€只是在運算機上通過對實際系統(tǒng)仿真取得的較理想的模擬曲線.實際系統(tǒng)設計現(xiàn)場必需綜合考慮各方面的因素,不可能取得與運算機仿真一致的理想曲線和控制性能。5 .進程儀表控制與運算機控制在現(xiàn)實生活和生產(chǎn)實踐中,液位控制主要有進程儀表控制和運算機控制兩種方案,由于條件有限,無法對著兩種方案進行設計和驗證,因此參考其他資料對其進行簡單的介紹和比較,作初步的了解。儀表控制系統(tǒng)概述20世紀50年代前后,一些工廠企業(yè)的生產(chǎn)進程實現(xiàn)了儀表化和局部自動化。這是進程控制進展的一個重要階段。到了六十年

43、代以來,隨著工業(yè)生產(chǎn)的不斷進展,對進程控制提出了新的要求;隨著電子技術的迅速進展,也為自動化技術工具的完善創(chuàng)造了條件,氣動和電動單元組合儀表應運而生。大規(guī)模集成電路制造成功與微處置器的接踵問世,使得自動化技術工具方面有了新的進展,諸如以微處置器為核心的智能單元組合儀表(包括可編程調節(jié)器和DDZtu系列智能儀表)的開發(fā)和普遍應用。本次設計所要實現(xiàn)的儀表控制系統(tǒng)方案中所利用的調節(jié)器就是一種智能單元組合儀表。儀表進程控制系統(tǒng)是利用智能儀表與一次儀表、執(zhí)行機構、調節(jié)閥等動作裝置組建的控制系統(tǒng),用于工業(yè)現(xiàn)場控制,其控制方式能夠是直接手動調節(jié)給定輸出值,也可是儀表可按其預設工作方式自動調節(jié)輸出信號進行控制

44、。進程儀表介紹檢測部份在進程控制系統(tǒng)設計中,測量和變送是信息獲取和傳送的重要環(huán)節(jié),在工程上為了提高控制精度,被控參數(shù)的測量和變送必需迅速正確地反映其實際轉變情形,為系統(tǒng)設計提供準確的依據(jù)。三容水箱液位系統(tǒng)檢測裝置采用壓力傳感器、液位變送器對下水箱液位進行檢測、變送。本系統(tǒng)利用的BP-800型壓力傳感器普遍應用與石油、化工、冶金、建材等企事業(yè)單位,實現(xiàn)對流體壓力的測量,并適用于各類場合全天候環(huán)境及各類侵蝕性液體。工作原理:進程壓力通過壓力傳感器將壓力信號轉換成電信號,經(jīng)差分放大器、輸出放大器放大后,再經(jīng)V/A轉換器,轉換為與輸入壓力成線形對應關系的標準電流輸出信號。主要技術指標如下:測量范圍:-

45、lOOKPa-lOOMpa準確度:電源電壓:24VDC二線、三線;220VAC四線過載極限:額定量程的倍BP900系列液位變送器普遍應用于石油、海洋、化工等企事業(yè)單位。它準確度高、穩(wěn)固。安裝、利用簡便。工作原理:當被測介質(液體)的壓力作用于傳感器時,壓力傳感器將壓力信號轉換成電信號,經(jīng)歸一化差分放大和輸出放大器放大,最后經(jīng)V/A電壓電流轉換器轉換成與被測介質(液體)的液位壓力成線形對應關系的4-20mA標準電流輸出信號。T要技術指標:量程:0-500M準確度:%FS%FS%FS輸出信號:兩線制4-20Ma電源電壓:24VDC220VAC執(zhí)行機構執(zhí)行器(調節(jié)閥)由執(zhí)行機構和調節(jié)機構(閥)兩部份

46、組成.它是進程控制中的一個重要組成環(huán)節(jié).在一個控制系統(tǒng)中,它同意調節(jié)器輸出的控制信號,并轉換趁直線位移或角位移來改變閥芯與閥座間的流通截面積以控制流入或流出被控進程的流體介質的流量,從而實現(xiàn)了對進程參數(shù)的控制.QSVP系列智能電動單坐調節(jié)閥是一種高性能的調節(jié)閥,普遍用于電力,冶金,石油,化工,醫(yī)藥,鍋爐,輕工等行業(yè)的自動控制中.電動執(zhí)行機構同意0-10mA/4-20mA/0-5V/l-5V等控制信號,改變閥的開度,同時將閥門的隔離信號反饋給控制系統(tǒng),實現(xiàn)對壓力,溫度,流量,液位等參數(shù)的調節(jié).主要技術參數(shù):輸入信號:0T0mA/4-20mADC/0-5VDC/l-5VDC輸出信號;4-20Mad

47、c電源:220V/50Hz流量特性:線形,等百分比,快開可調范圍:50:1控制器本控制系統(tǒng)采用上海萬訊公司的AI系列調節(jié)儀表,主要特點有:(1)全世界通用的85-246VAC范圍開關電源或24VDC電源供電。(2)輸入采用數(shù)字校正系統(tǒng),內置常常利用熱電偶和熱電阻非線形校正表格,測量精準穩(wěn)固。(3)采用先進的AI人工智能調節(jié)算法,無超調,具有自整定(AT)功能。(4)采用先進的模塊化結構,提供豐碩的輸出規(guī)格,能知足各類應用處合的需要。下面就是儀表控制系統(tǒng)的在穩(wěn)固后突加階躍的過渡進程曲線。圖儀表控制系統(tǒng)突加階躍信號過渡進程曲線穩(wěn)態(tài)值為5cm,階躍量為1cm.調節(jié)器1的參數(shù):P=70;I=60;D=

48、20調節(jié)器2的參數(shù):P=20;I=0;D=0調節(jié)器3的參數(shù):P=10;1=0;D=0突加階躍信號后超調15%,調整時刻6分鐘(2%誤差帶),穩(wěn)態(tài)誤差0。運算機進程控制系統(tǒng)遠程運算機控制系統(tǒng)概述遠程運算機控制系統(tǒng)是設計中所采用的進程實驗裝置的擴展上位控制系統(tǒng),該控制系統(tǒng)通過ICP7000系列智能收集模塊將傳感器檢測到的被控參數(shù)標準信號通過A/D轉換送入運算機,運算機同時控制運算發(fā)出的控制信號通過D/A轉換發(fā)送給執(zhí)行機構(調節(jié)閥、變頻器、可控調壓器)。該上位機控制系統(tǒng)實際上屬于運算機DDC直接數(shù)字控制系統(tǒng),只不過是將模擬量輸入AI模塊和模擬量輸出A0模塊,開關量輸入/輸出DI,D0模塊置于運算機之

49、外,運算機由RS232/485通信轉換裝置同ICP-7000系列模塊(自帶RS485通信接口)通信。MCGS組態(tài)軟件概述在儀器儀表系統(tǒng)中,組態(tài)軟件就被提及與利用,但那時更多的是作為一種輔助性的角色,即作為一個對于儀器儀表系統(tǒng)監(jiān)視的平臺。而在遠程數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)中。組態(tài)軟件起到了舉足輕重的作用。在這次設計中所利用的組態(tài)軟件是北京昆侖通態(tài)出品的MCGS組態(tài)軟件,這是一款優(yōu)秀的國產(chǎn)全中文工控組態(tài)軟件,當前版本為。MCGS(MonitorandControlGeneratedSystem)是一套基于Windows平臺的,用于快速構造和生成上位機監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件系統(tǒng),可運行于MicrosoftWindow

50、s95/98/Me/NT/2000等操作系統(tǒng)。MCGS為用戶提供了解決實際工程問題的完整方案和開發(fā)平臺,能夠完成現(xiàn)場數(shù)據(jù)收集、實時和歷史數(shù)據(jù)處置、報警和安全機制、流程控制、動畫顯示、趨勢曲線和報表輸出和企業(yè)監(jiān)控網(wǎng)絡等功能。利用MCGS,用戶不必具有運算機編程的知識,就可以夠在短時刻內輕而易舉地完成一個運行穩(wěn)固,功能全面,保護量小而且具有專業(yè)水準的運算機監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)工作。MCGS具有操作簡便、可視性好、可保護性強、高性能、高靠得住性等突出特點,已成功應用于石油化工、鋼鐵行業(yè)、電力系統(tǒng)、水處置、環(huán)境監(jiān)測、機械制造、交通運輸、能源原材料、農業(yè)自動化、航空航天等領域,通過各類現(xiàn)場的長期實際運行,系統(tǒng)

51、穩(wěn)固靠得住。MCGS組態(tài)軟件的特點與國內外同類產(chǎn)品相較,MCGS組態(tài)軟件具有以下特點:全中文、可視化、面向窗口的組態(tài)開發(fā)界面,符合中國人的利用適應和要求,真正的32位程序,可運行于MicrosoftWindows95/98/Me/NT/2000等多種操作系統(tǒng)。龐大的標準圖形庫、完備的畫圖工具和豐碩的多媒體支持,使您能夠快速地開發(fā)出集圖像、聲音、動畫等于一體的漂亮、生動的工程畫面。全新的ActiveX動畫構件,包括存盤數(shù)據(jù)處置、條件曲線、計劃曲線、相對曲線、通用棒圖等,使您能夠更方便、更靈活地處置、顯示生產(chǎn)數(shù)據(jù)。支持目前絕大多數(shù)硬件設備,同時能夠方便地定制各類設備驅動;另外,獨特的組態(tài)環(huán)境調試功

52、能與靈活的設備操作命令相結合,使硬件設備與軟件系統(tǒng)間的配合完美無缺。簡單易學的類Basic腳本語言與豐碩的MCGS策略構件,使您能夠輕而易舉地開發(fā)出復雜的流程控制系統(tǒng)。壯大的數(shù)據(jù)處置功能,能夠對工業(yè)現(xiàn)場產(chǎn)生的數(shù)據(jù)以各類方式進行統(tǒng)計處置,使您能夠在第一時刻取得有關現(xiàn)場情形的第一手數(shù)據(jù)。方便的報警設置、豐碩的報警類型、報警存貯與應答、實時打印報警報表和靈活的報警處置函數(shù),使您能夠方便、及時、準確地捕捉到任何報警信息。完善的安全機制,允許用戶自由設定菜單、按鈕及退出系統(tǒng)的操作權限。另外,MCGS還提供了工程密碼、鎖定軟件狗、工程運行期限等功能,以保護組態(tài)開發(fā)者的功效。壯大的網(wǎng)絡功能,支持TCP/IP

53、、Modem、485/422/232,和各類無線網(wǎng)絡和無線電臺等多種網(wǎng)絡體系結構。良好的可擴充性,可通過OPC、DDE、ODBC、ActiveX等機制,方便地擴展MCGS組態(tài)軟件的功能,并與其他組態(tài)軟件、MIS系統(tǒng)或自行開發(fā)的軟件進行連接。提供了WWW閱讀功能,能夠方便地實現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場控制與企業(yè)管理的集成。在整個企業(yè)范圍內,只利用IE閱讀器就可以夠在任意一臺運算機上方便地閱讀與生產(chǎn)現(xiàn)場一致的動畫畫面,實時和歷史的生產(chǎn)信息,包括歷史趨勢,生產(chǎn)報表等等,并提供完善的用戶權限控制下面就是遠程運算機控制系統(tǒng)的在穩(wěn)固后突加階躍的過渡進程曲線。圖遠程運算機系統(tǒng)突加階躍過渡進程曲線PID參數(shù):調節(jié)器1的參數(shù):

54、P=70;I=60;D=25調節(jié)器2的參數(shù):P=30;I=0;D=0調節(jié)器3的參數(shù):P=20;1=0;D=0調節(jié)器1的設定值為7cm,突加階躍后設定值到8c叫現(xiàn)在超調量為25%,調整時刻為8分鐘(2%誤差帶),穩(wěn)態(tài)誤差0。運算機控制與進程儀表控制比較通過比較運算機控制系統(tǒng)與進程儀表控制系統(tǒng)在在階躍響應下的曲線和階躍響應性能指標,能夠看出運算機控制系統(tǒng)在階躍量相同的情形下,它的超調量大于儀表控制,說明儀表控制系統(tǒng)的性能優(yōu)于運算機控制系統(tǒng),這主如果因為儀表控制系統(tǒng)的PID參數(shù)整定的要比運算機控制系統(tǒng)的好。所以說,控制器是進程控制系統(tǒng)的關鍵,控制規(guī)律的肯定和控制器參數(shù)的整定是系統(tǒng)設計中最重要的環(huán)節(jié)。

55、運算機控制相對與儀表控制,其主要特點是:1)儀表控制系統(tǒng)中均利用模擬部件,而運算機控制系統(tǒng)除檢測、變送裝置,執(zhí)行機構等常常利用的模擬部件之外,其執(zhí)行控制功能核心部件是數(shù)字運算機,運算機控制系統(tǒng)是模擬與數(shù)字部件的混合系統(tǒng)。2)儀表控制系統(tǒng),控制規(guī)律由硬件實現(xiàn),要修改控制規(guī)律,必需要改變硬件結構,如AI智能調節(jié)儀。在運算機控制系統(tǒng)中,控制規(guī)律是由軟件實現(xiàn)的,如MCGS組態(tài)軟件。3)在儀表控制系統(tǒng)中,一般是一個控制器控制一個回路,而在運算機控制系統(tǒng)中,由于運算機具有高速運算的能力,一個控制器(控制運算機)常常采用分時控制的方式同時控制多個回路。運算機控制系統(tǒng)除擁有進程儀表控制的一般特點外,不需要人在

56、生產(chǎn)現(xiàn)場,改善了勞動條件,不用人工手動操作,消除人為因素:易于現(xiàn)代化管理和產(chǎn)品質量分析;采用表格、圖形、曲線顯示直觀,并有輸出打印功能。6結論液位是工業(yè)生產(chǎn)進程中重要的被控量之一,因此液位控制的研究具有專門大的現(xiàn)實意義。水箱的液位控制對石油、冶金、化工等行業(yè)來講必不可少。本次畢業(yè)設計,結合所學的知識和參考的資料,著重研究了三容水箱串級控制建模方式,用級控制系統(tǒng)的設計和MATLAB仿真,最終實現(xiàn)了對水箱液位的控制。最后簡單介紹和比較了生產(chǎn)實踐中液位控制利用的儀表進程控制方式和運算機進程控制方式。水箱數(shù)學模型的成立是設計的開始和關鍵,通過收集的數(shù)據(jù)在MATLAB上通過數(shù)據(jù)擬合取得各水箱階躍曲線,然后通過曲線可取得各水箱的

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