单容水箱系统建模及PID控制仿真ppt课件

《单容水箱系统建模及PID控制仿真ppt课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《单容水箱系统建模及PID控制仿真ppt课件（12页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能单容水箱系统建模及PID控制仿真1、模型建立 在化工及工业锅炉自动控制系统中,有许多问题最终都可归结为“水箱系统”的液位控制问题。对“水箱系统”的液位控制问题进行认真和透彻的研究，对从事自动控制系统的工程技术人员来说,，具有很重要的意义，“水箱系统”液位控制系统的工艺过程原理如图1 所示。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能图1“水箱系统”的液位控制工艺过程原理图 图1 中,入口处的阀门由一个调节器控制,以保持水

2、位不变,出口处的阀门由外部操纵,可将其看成一个扰动量。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能符号说明:Q1 水箱流入量;Q2 水箱流出量;A 水箱截面积;u 进水阀开度;f 出水阀开度;h 水箱液位高度;h0 水箱初始液位高度;K1 阀体流量比例系数。假设f 不变,系统初始态为稳态,h0=2m,K1=10,A=10m。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能由物料平衡得：Q1-Q2=A dh/dtQ1=K1 uQ2=K1 h代入方程得平衡方程：dh/dt

3、=1/A(K1 u-K1 h)上式是一个非线性方程，如果水位保持在小范围内变化，我们可将上式线性化，首先把平衡方程改为增量形式。在稳定平衡状况下：0=1/A(Q10-Q20)将 两式相减得方程增量形式：Q1-Q2=A d h/dt Q2=K1/(2 h0)h Q1=K1 u 对式进行拉普拉斯变化得:Q1(s)-Q2(s)=s A H(s)=10s H(s)Q1(s)=K1 U(s)=10 U(s)Q2(s)=K1/(2 h0)H(s)=3.1536 H(s)为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能所以“水箱系统”液位控制系统

4、图,可以用图2表示。图2“水箱系统”液位控制系统图为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能2、Simulink模型介绍该模型的simulink仿真图为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能该模型各部分原件介绍：阶跃信号发生器：用于产生阶跃信号求和模块(Sum):用于对多路输入信号进行求和运算,并输出结果。PID控制器：设置 PID 实现控制器与比例,积分和微分作用Saturation饱和器：限制信号的范围，施加输入信号的上限和下限为深入学习习近平新时代中国

5、特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能增益器：对输入信号乘上一个常数增益均匀分布随机信号器：Step 生成一阶跃函数 Uniform Random Number 生成均匀分布的随机数 积分器：对输入变量进行积分示波器：显示波形为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能参数设置：将Gain,Gain1,Gain2的参数gain分别设置为3.536，10，0.1.改变PID控制器中的参数即可得到波形。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分

6、发挥中小学图书室育人功能02468101214161820-0.200.20.40.60.811.2typ=1p=10p=100“水箱系统”液位控制系统在无调节器的情况下,过渡过程是一个非周期过程,是稳定的系统;调节时间较短,响应比较迅速,但是,该系统为一个有静差的系统。由图上可知，增大P调节可以相应的减小残差比例作用比例作用为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能00.511.522.533.544.5500.20.40.60.811.21.4typ=10,i=0p=10,i=1p=10,i=10p=10,i=100 1.

7、“水箱系统”的液位控制可以实现无静差,并且具有较好的动态过程控制;2.当 I参数设置较大,即积分作用较强时,可以出现衰减振荡过程。通常对 大多数的自动控制系统的动态过程,出现衰减振荡过程是人们所期望的,但如果仅对我们 这次所探讨的系统而言,应该是衰减振荡过程动态性能不如非周期过程理想;3.本系统采用 PI调节作用,对抗干扰性能的要求也能很好地满足 比例积分作用比例积分作用为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能 比例比例P P调节调节纯比例调节器是一种最简单的调节器，它对控制作用和扰动作用的响应都很快速。这种调节器的主要缺点是使系统有静差存在。比例调节的残差随比例带的加大而加大。积分积分I I调节调节该调节的主要特点是无差调节。只要被调量偏差e为零时，I调节器的输出才会保持不变。其另一个特点是它的稳定作用比P调节差。过程振荡加剧，降低了系统的稳定性。