基于MATLAB与力控的双容水箱串级控制

西南石油大学 课程设计报告

过程控制课程设计报告

学生姓名 教学院系 专业年级 指导教师

完成日期

学 号 电气信息学院 自 动 化 07

1月

6日

2011年

西南石油大学 课程设计报告

摘要

串联双容水箱在工业过程控制中应用非常广泛。在串联双容水箱水位的控制中，进水首先进人第一个水箱，然后通过第二个水箱流出，与一个水箱相比，由于增加了一个水箱，使得被控量的响应在时间上更落后一步，即存在容积延迟，从而导致该过程的难以控制。串级控制是改善调节过程动态性能的有效方法，由于其超前的控制作用，可以大大克服系统的容积延迟。

随着工业的发展，液位控制在各种过程控制中的应用越来越广泛。本设计以二容水箱实验液位控制模型为研究对象，采用PID控制，并用力控组态进行上位机组态。组态界面包括：水箱实验界面（包括实时趋势曲线）、报警窗口、历史趋势曲线。所有画面的动态显示用增强按钮连接。

关键词：串级控制 MATLAB PID 组态 力控

西南石油大学 课程设计报告

小组成员及学号

姓名 学号 本人工作任务详细说明

? 参与设计双容水箱串级控制系统，完成其运行效果；

? 观看力控监控组态软件演示工程中的双容水箱串级控制系统，熟悉其运行及各主要监控

参数；

? 和组员在网上以及参考文献中搜集双容水箱串级控制系统的工作原理、多电梯远程监控

系统的工艺流程图、双容水箱串级控制系统主要控制参数，双容水箱串级控制系统的主要监控功能等资料；

? 参与建立双容水箱串级控制系统的工程画面，创建相应双容水箱串级控制系统的组态界

面，创建实时数据库，制作相应动画连接；

? 根据工艺流程图及设计思想参与进行主要的系统程序编写，并和组员一起检查更正、完

善系统程序；

? 观看双容水箱串级控制系统运行效果图； ? 写双容水箱串级控制系统实习报告。

目录

西南石油大学 课程设计报告

第一章MATLAB设计实验报告 ................................................................................................................ 1 1.1MATLAB设计 ................................................................................................................................... 1 1.2 MATLAB设计任务 ......................................................................................................................... 1 1.3 MATLAB设计要求 ......................................................................................................................... 1 1.4 MATLAB设计任务分析 ................................................................................................................. 2 1.5 MATLAB设计内容 ......................................................................................................................... 5 1.5.1主回路的设计 ....................................................................................................................... 5 1.5.2副回路的设计 ....................................................................................................................... 6 1.5.3主、副回路的匹配 ............................................................................................................... 6 1.5.4 单回路PID控制的设计 ...................................................................................................... 7 1.5.5串级控制系统的设计 ......................................................................................................... 11 第二章 力控设计实验报告 .................................................................................................................. 18 2.1力控设计 ..................................................................................................................................... 18 2.2力控设计任务 ............................................................................................................................. 18 2.3 制作工程画面 ............................................................................................................................ 18 2.4 建立动画连接 ............................................................................................................................ 21 2.5力控软件与MATLAB的通信 ....................................................................................................... 23 2.5.1服务器节点配置 ................................................................................................................. 23 2.5.2.客户端节点配置 ................................................................................................................ 25 2.6 运行调试及参数整定 ................................................................................................................ 28 2.7 作品展示 .................................................................................................................................... 30 第三章 串级控制设计报告任务说明书 .............................................................. 错误！未定义书签。 3.1 小组成员及学号 .......................................................................................................................... 3 3.2 本人工作任务详细说明 .............................................................................................................. 3 第四章 实习心得 .................................................................................................................................. 32 致谢 ........................................................................................................................................................ 33 参考文献： ............................................................................................................................................ 34

西南石油大学 课程设计报告

第一章MATLAB设计实验报告

1.1MATLAB设计

双容水箱液位串级控制系统设计

1.2 MATLAB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。试设计串级控制系统以维持下水箱液位的恒定。

第二支路引入干扰变频泵2第一支路泵1

图1.2.1 双容水箱液位控制系统示意图

1.3 MATLAB设计要求

1.已知上下水箱的传递函数分别为：

Gp1(s)??H1(s)?H2(s)?H2(s)21?Gp2(s)????U1(s)5s?1，?Q2(s)?H1(s)20s?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；

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/92xv.html