课程设计报告

基于力控和Matlab双容、多容水箱控制 系统仿真 目录

1. 设计题目 (3 2. 设计任务 (3 3. 设计要求 (3 4.设计任务分析 (3 5.设计内容 (4

5.1双容、多容水箱系统的数学建模 (4 5.1.1双容、多容水箱系统机理模型 (4 5.1.2双容、多容水箱系统模型的参数辨识 (5 5.2双容、多容水箱系统数学建模的仿真 (7 5.2.1控制系统仿真环境 (7

5.3双容、多容水箱系统数学建模的参数整定 (11 5.3.1 PID控制算法的参数整定 (11

5.4双容、多容水箱前馈反馈控制系统的仿真分析 (14 5.5运用力控组态软件对系统进行设计分析 (17 5.5.1I/O点收集及表单 (17

5.5.2创建实时数据库 (18

5.5.3制作双容液液位控制系统主画面 (19 5.5.4力控控制策略的运用 (21 6实习心得 (22 参考文献 (23 1. 设计题目

双容水箱液位前馈反馈控制系统设计。 2. 设计任务

图1所示双容水箱液位系统,由水泵1、2分别通过支路1、2向上水箱注水,在支路一中设置调节阀,为保持下水箱液位恒定,支路二则通过变频器对下水箱液位施加干扰。试设计前馈反馈控制系统以维持下水箱液位的恒定。

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图1 双容水箱液位控制系统示意图 3. 设计要求

1上下水箱高都约为16m,具体几何尺寸不详,需仿真实验建模; 2进水量最大为16平方米/小时,调节阀前后压差最大为3.2Mpa; 3进水量的扰动为主要扰动。 4.设计任务分析

1要求画出双容水箱液位系统方框图,并分别对系统在有、无干扰作用下的动态过程进行仿真(假设干扰为在系统单位阶跃给定下投运10s后施加的均值为0、方差为0.01的白噪声;

2针对双容水箱液位系统设计单回路控制,要求画出控制系统方框图,并分别 对控制系统在有、无干扰作用下的动态过程进行仿真,其中PID参数的整定要求写出整定的依据(选择何种整定方法,P、I、D各参数整定的依据如何,对仿真结果进行评述;

3针对该受扰的液位系统设计前馈反馈控制方案,要求画出控制系统方框图及实施方案图,对控制系统的动态过程进行仿真,并对仿真结果进行评述。

5.设计内容

1、根据流程控制自动化技术工程实训的实验获得的对象广义传递函数,建立Simulink仿真模型。

2、建立双容液位闭环控制系统及流量前馈液位反馈控制系统仿真模型。 3、采用传统的理论分析法,结合仿真实验整定PID控制器的参数,绘制仿真结果曲线。

4、采用Simulink控制系统设计工具箱SISO Design Tool设计和优化PID控制器的参数,绘制仿真结果曲线。