雙容水箱和三容水箱答辯課件

串聯(lián)雙容和三容水箱的PID液位控制答辯學(xué)生：張濤指導(dǎo)教師：孫榮春時(shí)間：6月24日串聯(lián)雙容和三容水箱的PID液位控制答辯學(xué)生：張濤1串聯(lián)雙容和三容水箱的PID液位控制研究的主要內(nèi)容及意義多容實(shí)驗(yàn)水箱硬件結(jié)構(gòu)原理建立數(shù)學(xué)模型實(shí)驗(yàn)水箱模型仿真和參數(shù)整定串聯(lián)雙容和三容水箱的PID液位控制研究的主要內(nèi)容及意義2研究的主要內(nèi)容

針對實(shí)驗(yàn)室多容水箱是較為典型的非線性這一特點(diǎn)，通過機(jī)理建模的方法建立了多容水箱的一般數(shù)學(xué)模型并且得到的實(shí)驗(yàn)室THJ-3型控制系統(tǒng)各個(gè)水箱的傳遞函數(shù)，再通過控制算法分別對串聯(lián)雙容和三容水箱進(jìn)行PID參數(shù)整定并進(jìn)行控制。研究的主要內(nèi)容針對實(shí)驗(yàn)室多容水箱是較為典型的非線性這3研究的意義“水箱系統(tǒng)”是液位控制問題的典型的代表，對液位控制問題進(jìn)行認(rèn)真和透徹的研究，包括對水箱系統(tǒng)的模型的建立，仿真分析，仿真控制，及系統(tǒng)的典型的非線性的分析，對所有這些的認(rèn)真分析和掌握，對從事自動(dòng)控制系統(tǒng)的工程技術(shù)人員來說，具有很重要的意義。研究的意義“水箱系統(tǒng)”是液位控制問題的典型的代表，對液位控制4多容實(shí)驗(yàn)水箱工作原理

對于被控參數(shù)水箱液位，平衡后當(dāng)入口流量變大時(shí)，流入量大于流出量,導(dǎo)致液位上升。同時(shí)由于出水壓力的增大使流出量逐漸增大，其趨勢是重新建立起流入量與流出量之間的平衡關(guān)系，即液位上升到一定高度時(shí)，使流出量增大到與流入量相等，重新建立起平衡關(guān)系,使液位最后穩(wěn)定在某一高度上，反之，液位會(huì)下降，并最終穩(wěn)定在另一高度上。多容實(shí)驗(yàn)水箱工作原理對于被控參數(shù)水箱液位，平衡后當(dāng)入口流量5建立水箱的數(shù)學(xué)模型

單容水箱雙容水箱三容水箱

建立水箱的數(shù)學(xué)模型6機(jī)理建模后各容水箱的傳遞函數(shù)

單容水箱：其中，

上水箱：中水箱：下水箱：

雙容水箱：三容水箱：

機(jī)理建模后各容水箱的傳遞函數(shù)單容水箱：7串聯(lián)雙容水箱的參數(shù)整定

雙容串級控制系統(tǒng)SIMULINK仿真圖串聯(lián)雙容水箱的參數(shù)整定雙容串級控制系統(tǒng)SIMULINK仿真8參數(shù)的處理主回路：副回路：參數(shù)的處理主回路：副回路：9參數(shù)的處理

比例放大系數(shù)積分時(shí)間

微分時(shí)間

積分系數(shù)

微分系數(shù)

參數(shù)的處理10SIMULINK仿真控制

未修正的控制響應(yīng)曲線修正后的控制響應(yīng)曲線SIMULINK仿真控制11SIMULINK仿真控制擾動(dòng)仿真框圖擾動(dòng)仿真曲線SIMULINK仿真控制擾動(dòng)仿真框圖擾動(dòng)仿真曲線12三容水箱的參數(shù)整定三容串級系統(tǒng)三容仿真框圖三容水箱的參數(shù)整定三容串級系統(tǒng)三容仿真框圖13數(shù)據(jù)處理副回路：主回路：數(shù)據(jù)處理副回路：主回路：14數(shù)據(jù)處理比例放大系數(shù)積分時(shí)間

微分時(shí)間

積分系數(shù)微分系數(shù)數(shù)據(jù)處理比例放大系數(shù)15SIMULINK仿真控制未修正控制曲線修正后控制曲線SIMULINK仿真控制16simulik仿真曲線擾動(dòng)仿真框圖擾動(dòng)仿真曲線simulik仿真曲線擾動(dòng)仿真框圖擾動(dòng)仿真曲線17總結(jié)

雙容水箱的控制明顯比三容更容易，三容的非線性更大，調(diào)節(jié)時(shí)間更長。串級系統(tǒng)在改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性、抗擾動(dòng)能力等方面是較為有效的。但是仿真曲線只是在計(jì)算機(jī)上通過對實(shí)際系統(tǒng)仿真得到的較理想的模擬曲線.實(shí)際系統(tǒng)設(shè)計(jì)現(xiàn)場必須綜合考慮各方面的因素,不可能得到與計(jì)算機(jī)仿真一致的理想曲線和控制性能