雙容水箱串級(jí)液位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 開(kāi)題報(bào)告
在人們素養(yǎng)不斷提高的今天，報(bào)告十分的重要，報(bào)告中提到的所有信息應(yīng)該是準(zhǔn)確無(wú)誤的。那么一般報(bào)告是怎么寫(xiě)的呢？下面是小編為大家整理的雙容水箱串級(jí)液位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 開(kāi)題報(bào)告，歡迎閱讀與收藏。
一、選題依據(jù)
人們生活以及工業(yè)生產(chǎn)經(jīng)常涉及到液位和流量的控制問(wèn)題，
例如飲料、食品加工，居民生活用水的供應(yīng)，溶液過(guò)濾，污水處理，化工生產(chǎn)等多種行業(yè)的生產(chǎn)加工過(guò)程，通常要使用蓄液池。蓄液池中的液位需要維持合適的高度，太滿(mǎn)容易溢出造成浪費(fèi)，過(guò)少則無(wú)法滿(mǎn)足需求。因此，需要設(shè)計(jì)合適的控制器自動(dòng)調(diào)整蓄液池的進(jìn)出流量，使得蓄液池內(nèi)液位保持正常水平，以保證產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效益。這些不同背景的實(shí)際問(wèn)題都可以簡(jiǎn)化為某種水箱的液位控制問(wèn)題。因此液位是工業(yè)控制過(guò)程中一個(gè)重要的參數(shù)。特別是在動(dòng)態(tài)的'狀態(tài)下，采用適合的方法對(duì)液位進(jìn)行檢測(cè)、控制，能收到很好的生產(chǎn)效果。水箱液位控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)用非常長(zhǎng)廣泛，可以把一個(gè)復(fù)雜的液位控制系統(tǒng)簡(jiǎn)化成一個(gè)水箱液位控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。所以就選擇了該題目的設(shè)計(jì)。由于液位檢測(cè)應(yīng)用領(lǐng)域的不同，性能指標(biāo)和技術(shù)要求也有差異，但適用有效的測(cè)量成為共同的發(fā)展趨勢(shì)，隨著電子技術(shù)及計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，液位檢測(cè)的自動(dòng)控制成為其今后的發(fā)展趨勢(shì)，控制過(guò)程的自動(dòng)化處理以及監(jiān)控軟件良好的人機(jī)界面，操作人員在監(jiān)控計(jì)算機(jī)上能根據(jù)控制效果及時(shí)修運(yùn)行參數(shù)，這樣能有效地減少工人的疲勞和失誤，提高生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)時(shí)性、安全性。隨著計(jì)算機(jī)控制技術(shù)應(yīng)用的普及、可靠性的提高及價(jià)格的下降，液位檢測(cè)的PID控制必將得到更加廣泛的應(yīng)用。
二、PID控制的發(fā)展歷史與前景
在工程實(shí)際中，應(yīng)用最為廣泛的調(diào)節(jié)器控制規(guī)律為比例、積分、微分控制，簡(jiǎn)稱(chēng)PID控制，又稱(chēng)PID調(diào)節(jié)。PID控制器問(wèn)世至今已有近70年歷史，它以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調(diào)整方便而成為工業(yè)控制的主要技術(shù)之一。當(dāng)被控對(duì)象的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不能完全掌握，或得不到精確的數(shù)學(xué)模型時(shí)，控制理論的其它技術(shù)難以采用時(shí)，系統(tǒng)控制器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)必須依靠經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試來(lái)確定，這時(shí)應(yīng)用PID控制技術(shù)最為方便。即當(dāng)我們不完全了解一個(gè)系統(tǒng)和被控對(duì)象﹐或不能通過(guò)有效的測(cè)量手段來(lái)獲得系統(tǒng)參數(shù)時(shí)，最適合用PID控制技術(shù)。PID控制，實(shí)際中也有PI和PD控制。PID控制器就是根據(jù)系統(tǒng)的誤差，利用比例、積分、微分計(jì)算出控制量進(jìn)行控制的。
盡管現(xiàn)代控制理論有了相當(dāng)完善的發(fā)展，但在實(shí)際的工業(yè)應(yīng)用中，PID控制仍然是最常用的經(jīng)典控制方法，有資料表明工業(yè)過(guò)程控制中95%以上仍然是PID控制，究其原因，這主要得益于它在某種程度上不依賴(lài)于被控對(duì)象的精確數(shù)學(xué)模型的特點(diǎn)。
PID控制及其控制器或智能PID控制器（儀表）在當(dāng)今控制理論中首屈一指，產(chǎn)品已在工程實(shí)際中得到了廣泛的應(yīng)用，有各種各樣的PID控制器產(chǎn)品，各大公司均開(kāi)發(fā)了具有PID參數(shù)自整定功能的智能調(diào)節(jié)器(intelligent regulator)，其中PID控制器參數(shù)的自動(dòng)調(diào)整是通過(guò)智能化調(diào)整或自校正、自適應(yīng)算法來(lái)實(shí)現(xiàn)。有利用PID控制實(shí)現(xiàn)的壓力、溫度、流量、液位控制器，能實(shí)現(xiàn)PID控制功能的可編程控制器(PLC)，還有可實(shí)現(xiàn)PID控制的PC系統(tǒng)等等。
三、設(shè)計(jì)所需硬、軟件
AE20xxB型過(guò)程控制實(shí)驗(yàn)裝置，上位機(jī)軟件組態(tài)王，工控用計(jì)
算機(jī)，RS232/485轉(zhuǎn)換器一只，串口線一根。
四、設(shè)計(jì)的主要原理和內(nèi)容
串級(jí)PID控制的應(yīng)用原理：
串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)是一個(gè)雙回路系統(tǒng)，實(shí)質(zhì)上是把兩個(gè)調(diào)節(jié)器串接起來(lái)，通過(guò)它們的協(xié)調(diào)工作，使一個(gè)被調(diào)量準(zhǔn)確保持為給定值。串級(jí)調(diào)節(jié)主要是用來(lái)克服落在副環(huán)內(nèi)的擾動(dòng)。這些擾動(dòng)能在中間變量反應(yīng)出來(lái)，很快就被副調(diào)節(jié)器抵消了。與單回路系統(tǒng)相比，干擾對(duì)被調(diào)量的影響可以減小許多倍。對(duì)于中間變量并無(wú)特殊要求，它的選擇應(yīng)該是，既能迅速反應(yīng)擾動(dòng)作用，又能使副環(huán)包括更多的、特別是幅度大而頻繁的擾動(dòng)。
PID控制的控制規(guī)律和傳遞函數(shù)
比例積分微分控制規(guī)律(PID)：
比例積分微分控制器（PID）的結(jié)構(gòu)圖:
設(shè)計(jì)內(nèi)容：雙容水箱液位控制系統(tǒng)的控制對(duì)象圖
如上圖，二階雙容水箱液位串級(jí)控制是通過(guò)控制上水箱進(jìn)水量來(lái)控制下水箱的液位。所以把上水箱的液位作為中間值，下水箱液位控制作為最終的控制對(duì)象。智能調(diào)節(jié)器的串級(jí)控制通過(guò)兩個(gè)PID控制回路來(lái)實(shí)現(xiàn)。把主回路的輸出作為副回路外給定的設(shè)定值即可。
二階雙容水箱液位串級(jí)控制方框圖
具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程
水位測(cè)量器測(cè)量到下水箱液位信號(hào)并經(jīng)變送器變送，該液位信號(hào)經(jīng)智能調(diào)節(jié)器與主回路的設(shè)定值進(jìn)行PID運(yùn)算，主回路進(jìn)行運(yùn)算后的輸出作為副回路外給定的設(shè)定值，并將其與上水箱的水位測(cè)量、變送器,測(cè)量到的上水箱液位信號(hào)再次進(jìn)行運(yùn)算，獲得4mA--20mA的電流控制輸出信號(hào)，電動(dòng)調(diào)節(jié)閥接受到該信號(hào)后相應(yīng)的改變閥門(mén)開(kāi)度，從而調(diào)節(jié)上水箱的流入量最終達(dá)到控制下水箱液位的目的。REX--D900F過(guò)程控制器與上位機(jī)之間通過(guò)RS485轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)串口通信，通過(guò)組態(tài)王軟件實(shí)現(xiàn)過(guò)程監(jiān)控。
五、參考資料及文獻(xiàn)
《自動(dòng)控制原理》第五版胡壽松
《過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表》王再英劉淮霞
《過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)》吳賀榮
《傳感器及其應(yīng)用》郁有文常建
《組態(tài)軟件Wincc及其應(yīng)用》劉華波何文雪等
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