双容水箱液位pid控制实验

摘 要

本设计以THSA-1型综合自动化控制系统实验装置为平台，采用PID控制规律，对双容水箱系统的下水箱液位进行控制。以远程数据采集控制方式进行实验，并利用MCGS组态软件来实现计算机监控，使控制系统具有良好的稳态性能和动态性能。实验测试结果表明，系统实现了对过程参数的无稳态误差控制。

关键词：液位控制；PID调节；MCGS

I

Abstract

The design is according to the THSA-1 experimental device of integrated automation control system, using the PID control rules on the two-capacity water tank system to control the water level. By way of remote data acquisition and control experiments, using MCGS configuration software to monitor the computer, so that the control system will have good

实验5 双容水箱液位定值控制实验

一、实验目的

1、掌握多容系统单回路控制的特点

2、深入了解PID控制特点。

3、深入研究P、PI和PID调节器的参数对系统性能的影响。

二、实验设备

A3000现场系统，任何一个控制系统。

三、实验原理与介绍

1、系统结构

水从中水箱进入，中水箱闸板开度8毫米，进入下水箱，下水箱闸板开度5-6毫米。要保证中水箱闸板开度大约下水箱闸板开度，这样控制效果好些。水流入量Qi由调节阀u控制，流出量Qo则由用户通过闸板来改变。被调量为下水位H。如图5-3-1所示。

实际上，可以通过控制连接到水泵上的变频器来控制压力，效果可能更好。 图5-3-1 双容水箱液位定值控制实验

2、控制逻辑结构

双容水箱液位控制系统如图5-3-2所示。

图5-3-2 双容水箱液位定值控制实验逻辑图

这也是一个单回路控制系统，它与上一个实验不同的是有两个水箱相串联，控制的目的是使下水箱的液位高度等于给定值所期望的高度；具有减少或消除来自系统内部或外部扰动的影响。显然，这种反馈控制系统的性能完全取决于调节器Gc（S）的结构和参数的合理选择。由于双容水箱的数学模型是二阶的，故它的稳定性不如单容液位控制系统。

对于阶跃输入（包括阶跃扰动），这种系统用比例（P）调节器去控制，系统

工程训练——双容水箱PID控制

目 录

摘 要--------------------------------------------------------------- 2

一．PID控制原理、优越性，对系统性能的改善 -------------------------- 4

二．被控对象的分析与建模-------------------------------------------- 6

三．PID参数整定方法概述 -------------------------------------------- 8

3.1 PID控制器中比例、积分和微分项对系统性能影响分析 ------------ 8

3.1.1 比例作用----------------------------------------------- 8 3.1.2 积分作用----------------------------------------------- 9 3.1.3 微分作用----------------------------------------------- 9 3.2 PID参数的整定方法------------------------

武汉理工大学《过程控制与仪表》课程设计说明书

目录

1.设计题目 ............................................................................................................... 2 2.设计任务 ............................................................................................................... 2 3.设计任务分析 ....................................................................................................... 2 4.设计内容 ............................................................................................................... 5 5.设计总结 ..................

本设计以PCT-Ⅲ型过程控制实验装置为基础,对双容水箱进行对象特性测试及液位控制。通过对双容水箱液位控制系统的分析建模,针对其对象特性,采用串级PID控制方式,构成了以上水箱液位为副调节参数、下水箱液位为主调节参数的液位串级控制系统,有效地克服了二次干扰以及双容水箱的容量滞后等问题,从而缩短了调节时间。利用北京亚控公司生产的组态王软件实施上位机界面组态,对系统进行实时地操作、监控。

内蒙古科技大学

本科生毕业设计说明书（毕业论文）

题 目：双容水箱液位控制系统

学生姓名：

学 号：

专 业：

班 级：

指导教师：

本设计以PCT-Ⅲ型过程控制实验装置为基础,对双容水箱进行对象特性测试及液位控制。通过对双容水箱液位控制系统的分析建模,针对其对象特性,采用串级PID控制方式,构成了以上水箱液位为副调节参数、下水箱液位为主调节参数的液位串级控制系统,有效地克服了二次干扰以及双容水箱的容量滞后等问题,从而缩短了调节时间。利用北京亚控公司生产的组态王软件实施上位机界面组态,对系统进行实时地操作、监控。

双容水箱液位控制系统

摘要

本设计以PCT-Ⅲ型过程控制实验装置为基础，对双容水箱进行对象特性测

试及液位控制。通过对双容水箱液位控制系统的分析建模，针对

题目：双容水箱液位流量串级控制系统设计

1.设计任务

如图1所示的两个大容量水箱。要求水箱2水位稳定在一定高度，水流量经常波动，作为扰动量存在。试针对该双容水箱系统设计一个液位流量串级控制方案。

水箱2

图1 系统示意图

2.设计要求

1）已知主被控对象（水箱2水位）传递函数W1=1/(100s+1), 副被控对象（流量）传递函数W2=1/(10s+1)。

2） 假设液位传感器传递函数为Gm1=1/(0.1s+1)，针对该水箱工作过程设计单回路PID调节器，要求画出控制系统方框图及实施方案图，并给出PID参数整定的方法与结果；

3） 假设流量传感器传递函数为Gm2=1/(0.1s+1)，针对该水箱工作过程设计液位/流量串级控制系统，要求画出控制系统方框图及实施方案图，并给出主、副控制器的结构、参数整定方法及结果；

4） 在进口水管流量出现阶跃扰动的情况下，分别对单回路PID控制与串级控制进行仿真试验结果比较，并说明原因。

3. 设计任务分析

（1）液位控制系统是以改变进水大小作为控制手段，目的是控制下水箱液位处于一个稳定值。

（2）单回路控制系统：对于此系统，若采用单回路控制系统控制液位，以液位主控制信号反馈到控制器PID，直接去控制进水阀门开度，在无扰动情况下可

本设计以PCT-Ⅲ型过程控制实验装置为基础,对双容水箱进行对象特性测试及液位控制。通过对双容水箱液位控制系统的分析建模,针对其对象特性,采用串级PID控制方式,构成了以上水箱液位为副调节参数、下水箱液位为主调节参数的液位串级控制系统,有效地克服了二次干扰以及双容水箱的容量滞后等问题,从而缩短了调节时间。利用北京亚控公司生产的组态王软件实施上位机界面组态,对系统进行实时地操作、监控。

内蒙古科技大学

本科生毕业设计说明书（毕业论文）

题 目：双容水箱液位控制系统

学生姓名：

学 号：

专 业：

班 级：

指导教师：

本设计以PCT-Ⅲ型过程控制实验装置为基础,对双容水箱进行对象特性测试及液位控制。通过对双容水箱液位控制系统的分析建模,针对其对象特性,采用串级PID控制方式,构成了以上水箱液位为副调节参数、下水箱液位为主调节参数的液位串级控制系统,有效地克服了二次干扰以及双容水箱的容量滞后等问题,从而缩短了调节时间。利用北京亚控公司生产的组态王软件实施上位机界面组态,对系统进行实时地操作、监控。

双容水箱液位控制系统

摘要

本设计以PCT-Ⅲ型过程控制实验装置为基础，对双容水箱进行对象特性测

试及液位控制。通过对双容水箱液位控制系统的分析建模，针对

基于fuzzy---pid控制器的双容水箱液位控制系统仿真

目 录

摘 要--------------------------------------------------------------- 2

第一章．PID控制原理、优越性，对系统性能的改善 ---------------------- 3

第二章．被控对象的分析与建模---------------------------------------- 5

第三章．PID参数整定方法概述 ---------------------------------------- 7

3.1 PID控制器中比例、积分和微分项对系统性能影响分析 ------------ 7

3.1.1 比例作用----------------------------------------------- 7 3.1.2 积分作用----------------------------------------------- 8 3.1.3 微分作用----------------------------------------------- 8 3.2 PID参数的整定方法--------------------------

第二节双容水箱特性地测试

一、实验目地

1．掌握双容水箱特性地阶跃响应曲线测试方法；

2．根据由实验测得双容液位地阶跃响应曲线,确定其特征参数K、T1、T2及传递函数；

3．掌握同一控制系统采用不同控制方案地实现过程. 二、实验设备<同前） 三、原理说明

图2-9 双容水箱对象特性测试系统

(a>结构图 (b>方框图

由图2-9所示,被测对象由两个不同容积地水箱相串联组成,故称其为双容对象.自衡是指对象在扰动作用下,其平衡位置被破坏后,不需要操作人员或仪表等干预,依靠其自身重新恢复平衡地过程.根据本章第一节单容水箱特性测试地原理,可知双容水箱数学模型是两个单容水箱数学模型地乘积,即双容水箱地数学模型可用一个二阶惯性环节来描述：b5E2RGbCAP G(s>=G1(s>G2(s>=

k1k2K (2-9> ??T1s?1T2s?1(T1s?1)(T2s?1)式中K＝k1k2,为双容水箱地放大系数,T1、T2分别为两个水箱地时间常数. 本实验中被测量为下水箱地液位,当中水箱输入量有一阶跃增量变化时,两水箱地液位变化曲线如图2-10所示.由图2-10可见,上水箱液位地响应曲线为一单调上升地指数函数<图2-10 (a>）；而下水箱液位地响应曲线则呈S形曲

温州职业技术学院

毕业综合实践

课题名称： 双容水箱液位控制系统设计

作 者： 学 号：

系 别： 电气电子工程系 专 业： 电气自动化

指导老师： 专业技术职务

2016 年 3 月 浙江温州

课 题 摘 要 在工业生产中，液位控制通常具有滞后性、大惯性和时变性等特点，所以实现液位控制的快速性和稳定性，对于提高产品质量和生产效率有很重要的现实意义。 本课题针对液位控制系统的特点及实现快速、稳定的液位控制在现实工业生产中的意义，设计了一个双容水箱液位控制系统。其中运用到传感器、采集卡检测液位，并采用了PLC的AD/DA转换模块将数字量转换成模拟量输出。 本系统PID参数在整定的设置和范围，使最终系统无稳态误差，无超量调节，各项指标均满足设计要求。本系统实现简单，硬件要求不高，且能对液位进行实时显示，具有控制过程的特殊性，本设计提出了一种基于PID算法来实现双容水箱液位控制系统，主要是为了达到生产过程中对液位控制速度快，稳定性高等特点。 关键词 PID