1、“.....液位和流量是工业生产过程中最常用的两个测控参数，因此本毕业设计课 题具有较大的现实意义。而且通过综合应用自动控制专业的各门课程知识，有助 于加深对专业知识的理解，提高专业理论水平，并培养实践动手能力，为今后走 上工作岗位打下坚实的基础。 本论文的目的和内容 目的 通过毕业设计，加深对所学传感器技术转换技术电子技术自动控制原 理以及过程控制的基本原理基本知识的理解和应用，掌握串级控制系统的设计 步骤和方法，掌握工程整定参数方法，培养创新意识，增强动手能力，为今后工 作打下定的理论和实践基础。 内容 题目 液位流量串级控制系统 二设计指标 液位在内给定个值，，稳定时间,稳态误差∣ ∣。 三作者的主要任务 以严谨的态度对待毕业设计，认真复习有关基础理论和技术知识，认真查阅 参考资料，仔细分析被控对象的工作原理特性以及控制要求。能在指导老师的 帮助下解决设计中的各种问题......”。

2、“.....使设计的系 统的各项指标达到要求。重视理论与实际结合，写好毕业论文。并以积极认真 的态度参加毕业设计答辩。 第二章总体方案的设计 本控制系统在实际应用中的重要意义及现有的些方案进行 比较与选择的论述 单回路控制系统是过程控制中结构最简单的种形式，它只用个调节器， 调节器也只有个输入信号，从系统方框图看，只有个闭环。在大多数情况下， 这种简单系统已经能够满足工艺生产的要求，因此，它是种最基本的使用最 广泛的控制系统。但是也有另外些情况，譬如调节对象的动态特性决定了它很 难控制，而工艺对调节质量的要求又很高或者调节对象的动态特性虽然并不复 杂，但控制的任务却比较特殊，则单回路控制系统就无能为力了。另外，随着生 产过程向着大型连续和强化方向发展，对操作条件要求更加严格......”。

3、“.....对控制系统的精度和功能提出许多新的要求，对能源消耗和环境 污染也有明确的限制。为此，需要在单回路的基础上，采取到十分明显 的提高控制质量的效果，因此往往采用串级控制系统对液位进行控制。般情况 下，流量是影响液位的主要因素，其时间常数较小，将它纳入副回路进行控制， 不仅有效地克服了流量对液位造成的干扰，而且使系统工作频率提高，能够对液 位实行较快的控制。 当然，还有些其它的克服大容积迟延的控制方案，例如前馈控制大迟延 滞后补偿控制。但这两种控制方案较难用般常规仪表来实现，在经济性和简便 性上不如串级控制，般用在其它有特殊要求的控制系统中。 本控制系统的总体方框图及工作过程 被控对象的分析 被控对象的构成图 被控对象为图中所示液位对象。 图 二被控对象的工作原理传递函数及理论推导如下 单容水箱如图所示，为入口流量，由调节阀开度加以控制，出口 流量则由电磁阀控制产生干扰......”。

4、“.....它反映水的流入与流 出量之间的平衡关系。现在分析水位在电磁阀开度扰动下的动态特性。显然，在 任何时刻水位的变化均满足下述物料平衡方程  其中  为水箱的横截面积是决定于阀门特性的系数，可以假定它是常数 是与电磁阀开度有关的系数，在固定不变的开度下，可视为常数。 水泵 变频器 流量 调节器 流量 测量 变送器 液位对象 储水箱 液位 调节器 液位 测量 变送器 将两式代入式得  上式是个非线性微分方程。这个非线性给下步的分析带来很大的困难， 但如果水位始终保持在其稳态值附近很小的范围内变化，那就可以将上式加以线 性化。为此，首先把原始的平衡方程改写成增量形式，其方法如下。 在过程控制中，描述各种动态环节的动态特性最常用的方式是阶跃响应， 这意味着在扰动发生以前，该环节原处于稳定平衡状态......”。

5、“.....在 起始的稳定平衡状态下，平衡方程变为  上式说明在稳定平衡状态下，因入口流量必然等于出口流量，故水 位变化速度为零。 将两式相减，并以增量形式表示各个量偏离其起始稳态值 的程度，即 ，， 那么就得到  它就是平衡方程的增量形式。考虑水位只在其稳态值附近的小范围 变化，故由式可以近似认为  则式变为   或   如果各变量都以自己的稳态值为起算点，即  则可去掉上式中的增量符号，直接写成   因假定，则对微分方程进行拉普拉斯变换可得    将式改写成如下形式    式即液位对象的传递函数......”。

6、“..... 下面分别讨论两种检测转换元件的类别及对其的选择。 流量检测转换元件 在工程上，流量是指单位时间内通过管道截面的物料数量，其常用的计 量单位有以下三种 体积流量单位时间内通过截面的物料体积，用立方米每小时 ,升每小时等单位表示。 重量流量单位时间内通过截面的物料的重量，般用公斤力每 小时表示。 质量流量单位时间内通过截面的物料的质量，可用公斤每小时 表示。 上述三种流量之间的关系为   式中，是流体密度是流体重度是重力加速度。 流量测量方法和仪表的种类繁多,分类方法也很多。下面按照目前最流行 最广泛的分类法,即分为容积式流量计差压式流量计浮子流量计涡轮流量 计电磁流量计流体振荡流量计中的涡街流量计质量流量计和插入式流量计 来分别阐述各种流量计的原理特点......”。

7、“.....通常以检测件形式对差压式流量计分类,如孔板流量计文丘利流量计 均速管流量计等。二次装置为各种机械电子机电体式差压计,差压变送器 及流量显示仪表。差压式流量计的检测件按其作用原理可分为节流装置水力 阻力式离心式动压头式动压头增益式及射流式几大类。 差压式流量计的原理是根据伯努利能量方程，当流体流经管道中的节流装 置如孔板时,流束将在节流装置处形成局部收缩,流速增加,静压力降低,在节 流装置前后产生微小的静压力差称为差压。流体的流速越快，节流装置前后 产生的差压也越大,从而可以通过测量差压来间接测量流量的大小。 图 图所示为孔板式的节流元件，理论分析与实验表明，孔板两侧的压力差， 即与质量流量之间有如下关系  其中  式表明，流量与差压的平方根成正比。式中的为流体 密度与为孔板的尺寸参数为流出系数，由实验决定。 式与式均指液体介质......”。

8、“.....也有类似的关系。 只是需要改写液体密度为气体密度并加入气体膨胀修正系数。但在具体的 应用条件下，这些参数都是固定不变的，所以归结于式的常系数。 优点应用最多的孔板式流量计结构牢固,性能稳定可靠,使用寿命长 应用范围广泛,至今尚无任何类流量计可与之相比拟 缺点测量精度普遍偏低范围度窄,般仅现场安装 条件要求高压损大指孔板喷嘴等。 浮子流量计 浮子流量计,又称转子流量计,是变面积式流量计的种,它主要由两个部 分组成，个是由下往上逐渐扩大的锥形管另个是锥形管内的可自由运动的 转子。利用流体通过转子和管壁之间的间隙时产生的差压来平衡转子的重量，流 量愈大，转子被托起得愈高，使其有更大的环隙面积，也即环隙面积随流量变化， 所以般称为面积法。 图 若用代表转子与锥形管间环隙的截面积，用代表校正因素......”。

9、“.....对控制系统的控制 品质提出了日益增长的要求。在这种情况下，简单的单回路控制已经难以满足 些复杂的控制要求。串级控制系统是过程控制中的种多回路控制系统，是为了 提高单回路控制系统的控制效果而提出来的种控制方案。串级控制系统把两个 单回路控制系统以定的结构形式串联在起，它不仅具有单回路控制系统的全 部功能，而且还具有许多单回路控制系统所没有的优点。串级控制系统采用了两 个调节器，因此它的调节器的参数整定更复杂些。 本论文论述了个液位流量串级控制系统的设计方法和步骤，介绍了它 的参数整定方法。在此过程中，介绍了对液位和流量进行检测和转换的常用元件， 应用阶跃响应曲线推导了广义对象的传递函数，简单地论述了串级控制系统的优 点，讨论了它对控制效果的改善作用，并使用仿真软件对该系统进行了仿真，最 后用组态软件编制程序来实现控制......”。