双容水箱液位串级控制系统设计.doc

本科毕业设计论文 题 目 双容水箱液位串级控制系统设计 专业名称 学生姓名 指导教师 毕业时间 毕业 任务书 一、题目 双容水箱液位串级控制系统设计 二、指导思想和目的要求 通过毕业设计使学生对所学自动化专业知识和理论加深理解，掌握自动控制原理以及过程控制系统和仿真的基本方法。 要求毕业设计中： 1、建立系统数学模型 2、设计双容水箱液位单回路反馈控制系统，采用PID控制并进行仿真以及参数整定。 3、设计双容水箱液位串级控制系统。先对未加校正的串级控制进行仿真，然后在串级控制加入控制规律，进行仿真以及参数整定，并与之前未校正的串级控制以及单回路反馈控制系统进行比较。 三、主要技术指标 1、超调量≤5% 2、稳定时间＜100S 3、稳态误差=0 四、进度和要求 1、1-3周：收集查阅资料； 2、4-6周：完成总体方案设计和建模； 3、7-8周：完成系统分析和控制规律设计； 4、9-11周：完成仿真验证及修改； 5、12-13周：完成毕业设计论文. 五、主要参考书及参考资料 （1）金以慧，《过程控制》 北京：清华大学出版社 ， 1993.4 （2）刘永信，陈志梅，《现代控制理论》 北京：北京大学出版社， 2006.9（3）薛定宇，陈阳泉，《系统仿真技术与应用》北京：清华大学出版社， 2004.4 （4）胡寿松 主编《自动控制原理》北京科学出版社 2007.6 （5）陈阳泉 主编《过程控制与SIMULINK应用》 北京电子工业出版社2001.4 学生 指导教师 系主任  摘 要 在工业实际生产中，液位是过程控制系统的重要被控量，在石油﹑化工﹑环保﹑水处理﹑冶金等行业尤为重要。在工业生产过程自动化中，常常需要对某些设备和容器的液位进行测量和控制。因为单回路控制系统无法克服液位控制系统中的一些问题，例如：大时延、非线性、容量滞后等。因此本设计为了克服上述问题设计串级控制，应对单回路控制系统无法解决的问题，并且对比单回路控制系统与串级控制系统的差异。 这次毕业设计是设计双容水箱液位串级控制系统。在设计中充分利用MATLAB/Simulink仿真技术，主调节器使用PID调节，副调节器使用P调节，以实现对水箱液位的串级控制。首先对被控对象的模型进行分析，并采用机理法求取模型的传递函数。其次，根据被控对象模型和被控过程特性设计串级控制系统，采用Simulink动态仿真技术对控制系统的性能进行分析。进行参数整定以及各个参数的控制性能的比较，对得到的仿真曲线进行分析，总结参数变化对系统性能的影响。 关键词：液位控制,串级控制,PID控制,MATLAB/Simulink仿真 Abstract Actual production in the industrial, process control system level is an important amount charged is particularly important in the oil ﹑chemical water treatment ﹑ environmental and metallurgical industries. In automation of industrial production processes, it is often necessary to level some of the equipment and containers for measurement and control. Because the single-loop control system can not overcome the level control system in some issues, such as: large delay, nonlinear, capacity lag. Therefore, the design of the design in order to overcome these problems cascade control, single-loop control system can not cope with problems and differences in comparison with the single-loop control system cascade control system. The graduation project is to design dual-tank water level cascade control system. In the