发布时间 : 星期二 文章东北大学 课程设计报告 水箱液位控制系统 - 图文更新完毕开始阅读5524d8d626fff705cc170a08
自动化课程设计报告
图5.3.1 第一次用旁路干扰阀给定扰动
再给定一个稍大的扰动，这时图像产生了较明显的变化，然后又恢复了稳定。
图5.3.2 第二次用旁路干扰阀给定扰动
最后给定一个超大的扰动，可以看到曲线已经超出了量程范围，无法恢复到给定值。
图5.3.3 第三次用旁路干扰阀给定扰动
5.4打开副回路进水阀
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先给一小点的扰动，可以得到如下曲线，变化比较小。很快通过PID的调节就达到了稳定。
图5.4.1 第一次用副回路进水阀给定扰动
在给大一点的扰动，可以看出比上面变化的大，也是很快通过PID的调节就达到了稳定。
图5.4.2 第二次用副回路进水阀给定扰动
继续给一个超大的扰动，观察所得曲线发现，由于扰动过大，已经超出了PID调节范围，故系统无法恢复到给定值了。
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图5.4.3 第三次用副回路进水阀给定扰动
5.5思考题
?在这种情况下，和(2)中单回路控制系统控制质量有什么变化？为什么会有这样的变化？
答：系统的上升时间和调节时间变长，原因是双容水箱较单容水箱存在比较大的容量滞后。
容量滞后：当一个扰动出现后，由于上水箱首先要吸收（或放出）能量
来改变自身状态，然后才能使被调参数逐渐变化，这样被调参数开始变化后的时刻就会落后于干扰量出现的时刻，这种滞后是由于上水箱造成的惯性而产生的，故称为容量滞后。
?在这种情况下，你有什么办法提高控制系统的控制质量？详细说明你的想法。
答：可以选用串级控制系统。双闭环的内环可以很好的消除容量滞后。利用串级控制系统存在二次回路的特点改善过程动态特性，提高系统工作频率。合理构造二次回路，以减小容量滞后对过程的影响，加快响应速度。在构造二次回路时，应该选择一个滞后较小且保证快速动作的副回路。
6.水箱（上）液位与进水流量的串级控制系统设计
6.1串级控制系统图
①此串级控制系统的控制原理图
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1V1 上水箱 V4 HT 下水箱 HT 电动阀 计算V5 增压泵 1V10 储水箱
图6.1.1 水箱（上）液位与进水流量的串级控制系统原理图
②此串级控制系统的控制框图
图6.1.2 水箱（上）液位与进水流量的串级控制系统框图
本实验采用计算机控制,将下水箱液位控制在设定高度。串级回路是由内反馈组成的双环控制系统，属于复杂控制范畴。在计算机中设置了两个虚拟调节器作为主副调节器。将下水箱的液位信号输出作为主调节器输入，主调节器的输出作为副调节器的输入，在串级控制系统中，两个调节器任务不同，因此要选择调节器的不同调节规律进行控制，副调节器主要任务是快速动作，迅速抵制进入副回路的扰动，至于副回路的调节不要求一定是无静差。主调节器的任务是准确保持下水箱液位在设定值，因此，主调节器采用PI调节器也可考虑采用PID调节器。
6.2 PID参数整定
首先整定内环，另P=1，可以得到如下曲线，但是可以发现P太小了。故得增大。