水箱液位自动控制系统设计2.doc

PAGE 目录 HYPERLINK \l _Toc338432230 摘 要 1 HYPERLINK \l _Toc338432231 关键词 1 HYPERLINK \l _Toc338432232 引 言 2 HYPERLINK \l _Toc338432233 1设计任务目的及要求 2 HYPERLINK \l _Toc338432234 1.1 设计目的 2 HYPERLINK \l _Toc338432235 1.2 设计要求 2 HYPERLINK \l _Toc338432236 2系统元件的选择 3 HYPERLINK \l _Toc338432237 2.1有自平衡能力的单容元件 3 HYPERLINK \l _Toc338432238 2.2 无自平衡能力的单容元件 4 HYPERLINK \l _Toc338432239 2.3单容对象的特性参数 6 HYPERLINK \l _Toc338432240 3控制器参数的整定 7 HYPERLINK \l _Toc338432241 3.1 参数的确定 7 HYPERLINK \l _Toc338432242 3.2 电动机的数学模型 9 HYPERLINK \l _Toc338432243 3.3 控制系统的数学模型 10 HYPERLINK \l _Toc338432244 3.4 PID控制器的参数计算 10 HYPERLINK \l _Toc338432245 4控制系统的校正 11 HYPERLINK \l _Toc338432246 4.1 控制器的正反作用 12 HYPERLINK \l _Toc338432247 4.2 串级控制系统 12 HYPERLINK \l _Toc338432248 5系统的稳定性分析 16 HYPERLINK \l _Toc338432249 5.1 系统的稳定性分析 16 HYPERLINK \l _Toc338432250 5.2 控制系统的稳态误差 17 HYPERLINK \l _Toc338432251 结束语 19 HYPERLINK \l _Toc338432252 参考文献 20 HYPERLINK \l _Toc338432253 致 谢 21 TOC \o 1-2 \h \z \u 水箱液位自动控制系统原理的设计 PAGE 1 水箱液位自动控制系统原理 摘 要 ： 水箱液位自动控制系统就是利用自身的水位变化进行调节和改变的系统，它自身具平衡能力，并由电动机带动下自动完成水位恢复的功能。水箱液位是由传感器检测水位变化并达到设定值时，水箱自己的阀门关闭，防止溢出，当检测液位低于设定值时，阀门打开，使液位上升，从而达到控制液位的目的。 关键词：有自平衡能力、无自平衡能力、电动机、单容对象、系统稳定 引 言 液位自动控制是通过控制投料阀来控制液位的高低，当传感器检测到液位设定值时，阀门关闭，防止物料溢出；当检测液位低于设定值时，阀门打开，使液位上升，从而达到控制液位的目的。在制浆造纸工厂常见有两种方式的液位控制：常压容器和压力容器的液位控制，例如浆池和蒸汽闪蒸罐。液位自动控制系统由液位变送器（或差压变送器）、电动执行机构和液位自动控制器构成。根据用户需要也可采用控制泵启停或改变电机频率方式来进行液位控制。结构简单，安装方便，操作简便直观，可以长期连续稳定在无人监控状态下运行。 1 设计任务目的及要求 1.1 设计目的 通过课程设计，对自动控制原理的基本内容有进一步的了解，特别是水箱液位系统的设计。能把本学期学到的自动控制理论知识进行实践，操作。在提高动手能力的同时对常用的开闭环控制有一定的了解，在系统设计方面有感性的认识。而且在进行系统设计的时候遇到问题，通过独立的思考有利于提高解决问题的能力。在经过课程设计后，更明白自动控制原理设计的一般方法，以及在遇到困难怎么排除问题。 1.2 设计要求 我选择的课程任务是设计一个水箱液位自动控制系统。 设计要求包括： 1有自平衡能力的单元原件以及无自平衡能力的单元原件； 2控制器具有正反作用； 3系统具有自校正系统。 2系统元件的选择 2.1有自平衡能力的单容元件 如果被控对象在扰动作用下偏离了原来的平衡状态，在没有外部干预的情况下（指没有自动控制或人工控制参与），被控变量依靠被控对象内部的反馈机理，能自发达到新的平衡状态，我们称这类对象是有自平衡能力的被控对象。 具有自平衡能力的单容对象的传递函数为 ? 这是个一阶惯性环节。描述这类对象的参数是时间常数T和放大系数K。 图1单容水箱 图1是单容水箱的示意图。我们已经推导过水箱的传递函数为 其中T=RC，T称为水箱的时间常数。K称为水箱的放大