水箱液位控制系統(tǒng)

1、水箱液位控制及MATLAB仿真實(shí)現(xiàn)報(bào)告目錄水箱液位控制及MATLAB仿真實(shí)現(xiàn)報(bào)告1目錄2摘要3水箱液位控制系統(tǒng)原理4水箱液位控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型4（一）確定過程的輸入變量和輸出變量4（二）水箱液位控制系統(tǒng)的算法：5（三）水箱液位控制系統(tǒng)的MATLAB/simulink的仿真：6（四）結(jié)果分析：7總結(jié)9摘要在人們生活和工業(yè)生產(chǎn)等諸多領(lǐng)域中經(jīng)常涉及到液位和流量的控制系統(tǒng)問題，因此液面高度是工業(yè)控制過程中的一個(gè)重要參數(shù)，特別是在動(dòng)態(tài)的過程下，采用合適的方法對(duì)液位進(jìn)行檢測(cè)、控制，能收到很好的效果。PID控制是目前采用最多的控制方法。本文介紹了雙容水箱中控制液位的控制技術(shù)以及使用matlab仿真軟件去進(jìn)行

2、液位仿真，通過PID控制實(shí)現(xiàn)液位的自動(dòng)控制，用matlab軟件建立數(shù)學(xué)模型，再寫出液位控制的PID算法進(jìn)行數(shù)據(jù)模擬，最后實(shí)現(xiàn)水箱液位通過計(jì)算機(jī)技術(shù)自動(dòng)控制。通過matlab軟件仿真實(shí)現(xiàn)了液位的實(shí)時(shí)測(cè)量和監(jiān)控。系統(tǒng)通過matlab仿真對(duì)實(shí)驗(yàn)所得的參數(shù)和仿真數(shù)據(jù)與曲線進(jìn)行分析，總結(jié)參數(shù)變化對(duì)系統(tǒng)性能的作用。關(guān)鍵字：PID控制 液位控制 matlab仿真 算法水箱液位控制系統(tǒng)原理控制系統(tǒng)由四個(gè)基本環(huán)節(jié)組成，即被控對(duì)象、側(cè)量傳送裝置、控制裝置和執(zhí)行裝置：水箱液位控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型（1） 確定過程的輸入變量和輸出變量流入水箱的流量Q1是輸入變量，流出水箱的流量L2取決于液位L和水箱出水閥門的開度，Q2為

3、輸出變量，被控對(duì)象是水箱，故系統(tǒng)控制模型圖如下：（2） 水箱液位控制系統(tǒng)的算法：Q1：水箱流入量Q2：水箱流出量A：水箱截面積u：進(jìn)水閥開度f(wàn)：出水閥開度h：水箱液位高度h0：水箱初始液位高度K1：閥體流量比例系數(shù)假設(shè)f不變，系統(tǒng)初始態(tài)為穩(wěn)態(tài)，H0=2m，K1=10，A=10m2。則由物料平衡得：代入方程得： 在穩(wěn)定條件下： 由-得： 對(duì)、進(jìn)行拉氏變換得：（3） 水箱液位控制系統(tǒng)的MATLAB/simulink的仿真：（4） 結(jié)果分析：(一) P(比例)控制：水箱系統(tǒng)液位控制系統(tǒng)在無調(diào)節(jié)器的情況下，過渡過程是一個(gè)非周期過程，是穩(wěn)定的系統(tǒng)；調(diào)節(jié)時(shí)間較短，響應(yīng)比較迅速，但是，該系統(tǒng)為一個(gè)有靜差的系

4、統(tǒng)。由下圖可知，增大p調(diào)節(jié)可以相應(yīng)的減小靜差。隨著p的增大，系統(tǒng)越來越不穩(wěn)定。當(dāng)p=100時(shí)，系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定。(二) PI(比例積分)控制：當(dāng)積分作用較強(qiáng)時(shí)，可以出現(xiàn)衰減震蕩過程，比積分控制可以有效的對(duì)抗干擾性。由下圖可知，調(diào)節(jié)i可以使系統(tǒng)出現(xiàn)超調(diào)量，從而使系統(tǒng)變得不穩(wěn)定。增大i系統(tǒng)越不穩(wěn)定。當(dāng)p=100，i=1時(shí)，系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。 (三) PID(比例積分微分)控制：當(dāng)微分作用較強(qiáng)時(shí)。系統(tǒng)會(huì)隨著d的增大遙越來越不穩(wěn)定，但當(dāng)d達(dá)到某一特定值后，系統(tǒng)會(huì)重新恢復(fù)穩(wěn)定。如下圖，當(dāng)p=100，i=1時(shí)，隨著d的增大，系統(tǒng)越來越不穩(wěn)定，當(dāng)d=0時(shí)系統(tǒng)為穩(wěn)定狀態(tài)。總結(jié)通過這次設(shè)計(jì)讓我明白許多東西看上去很簡(jiǎn)單，但實(shí)際操作起來還是很困難的。在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過程中我還是存在很多不足之處，可能是自己學(xué)的知識(shí)不夠扎實(shí)，導(dǎo)致自己在實(shí)驗(yàn)中遇到了一些問題。這次設(shè)計(jì)過程對(duì)我有了很大的啟發(fā)，在現(xiàn)階段我們應(yīng)該扎實(shí)的