【41页】毕业论文：液体流量串级控制系统设计.doc文档在线阅读

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，参数间相互关系更加复杂，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，采取其它措施，组成复杂控制系统，而串级控制系统就是其中种改善和提高控制品质的极为有效的控制系统。

液位和流量是工业生产过程中最常用的两个参数，对液位和流量进行控制的过毕业设计，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因此，串级控制系统的控制质量般都比单回路控制系统好，而且串级控制系统利用般常规仪表就能够实现，所以，串级控制是种易于实现且效果又较好的控制方法，在生产过程中的应用也比较普遍。

本毕业设计课题讨论了个简单的液位流量串级控制系统的设计方法及步骤。

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有较大的现实意义。

控制系统的设计方法及步骤。

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部分内容简介路控制系统所没有的优点。

因此，串级控制系统的控制质量般都比单回路控制系统好，而且串级控制系统利用般常规仪表就能够实现，所以，串级控制是种易于实现且效果又较好的控制方法，在生产过程中的应用也比较普遍。

本毕业设计课题讨论了个简单的液位流量串级控制系统的设计方法及步骤。

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，按计划完成毕业设计各阶段的任务，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，参数间相互关系更加复杂，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，采取其它措施，组成复杂控制系统，而串级控制系统就是其中种改善和提高控制品质的极为有效的控制系统。

液位和流量是工业生产过程中最常用的两个参数，对液位和流量进行控制的装置在工业生产中应用的十分普遍。

液位的时间常数般很大，因此有很大的容积迟延，如果用单回路控制系统来控制，可能无法达到较好的控制质量。

而串级控制系统可以用般常规仪表来实现，成本增加也不大，却可以起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。

被调量为水箱中的水位，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，对于上述水箱来说，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其中，。

二采用组态软件编写控制规律的算法程序当前液位值前个采样周期的液位值前两个采样周期液位值实验装置启动开关状态主调节器当前输出值主调节器前个采样周期输出值主调节器前两个采样周期输出值主调节器输出增量当前流量值前个采样周期的流量值前两个采样周期的流量值副调节器当前输出值副调节器前个采样周期输出值副调节器前两个采样周期输出值。

程序如下本站点存储器本站点存储器本站点存储器本站点存储器本站点存储器本站点液位本站点本站点存储器本站点存储器本站点存储器本站点存储器本站点存储器存储器本站点存储器存储器本站点液位设定本站点液位本站点存储器本站点存储器比例系数本站点存储器本站点存储器比例系数本站点液位设定本站点存储器比例系数本站点存储器本站点存储器本站点存储器本站点存储器本站点存储器本站点存储器比例系数本站点存储器本站点存储器本站点存储器本站点存储器本站点存储器本站点流量本站点本站点存储器本站点存储器本站点存储器本站点存储器存储器本站点液位设定本站点液位本站点存储器本站点存储器比例系数本站点存储器本站点存储器本站点存储器本站点存储器比例系数本站点存储器本站点存储器比例系数本站点存储器本站点存储器本站点存储器本站点存储器本站点存储器本站点存储器本站点存储器本站点存储器本站点存储器本站点液位设定本站点试验选择本站点本站点自吸泵频率控制本站点存储器比例系数本站点自吸泵频率控制本站点自吸泵频率控制本站点本站点本站点第四章实际控制系统的运行与调试实际控制系统组成的动态运行图模拟控制线路自吸泵储水箱水箱液位流量测量变送器计算机组态控制软件流量测量变送器变频器实际控制系统的运行调试方法实际控制系统的投运步骤打开组态王画面，进入液位流量串级控制实验界面。

二按控制线路接通管路。

三设定调节器参数及液位给定值。

四打开实验装置电源开关，进行实验，并记录实验曲线和数据。

实际控制系统的调试步骤采用两步法进行调节器参数的调试整定，具体步骤如下在主副环路闭合的情况下，将主调节器比例度设定为，积分时间设定为最大，微分时间设定为最小，然后按衰减曲线法见表整定副调节器，找出副变量出现振荡过程时的比例度及振荡周期。

将副调节器比例度设定为值，积分时间设定为最大，微分时间设定为最小。

用衰减曲线法整定主调节器的比例度及振荡周期。

依据所得到的值，结合主副调节器的选型，按前面单回路系统整定时所给出的公式，可以计算出主副调节器的参数。

将上述计算所得调节器参数，按先副环后主环先比例次积分最后微分的顺序在主副调节器上设置好，观察控制过程曲线，如不够满意，可适当地进行些微小的调整。

表调节器类型调节器参数表中分别是衰减比为时的比例度和振荡周期。

调试结果参数记录，，，调试后质量指标数据给定液位值为。

超调量调节时间对应的误差带稳态误差。

运行调试中的问题及解决方法运行调试过程中发现串级控制系统的调节器参数整定要比单回路复杂些，这也因为两个调节器之间相互影响，且两个调节器的任何个参数变化对系统都有影响，但用两步法进行整定还是能有效克服这些问题。

第五章结论讨论建议经过认真设计和反复地实验，设计的系统的各项性能指标均达到了预期效果。

其中稳定时间控制在内，而超调量小于，稳态误差则不大于。

这也证明串级控制系统具有很好的控制效果，特别是在快速性上具有比单回路控制系统