摘要：液位控制在工業生產中是重要的控制應用，液位控制的對象一般都具有純延時以及大慣性的特點，系統呈現非線性，而且在實際的工業生產中有很多外界擾動的影響，其控制精度與工藝的高低會影響產品的質量與成本，甚至會影響到工業生產的順利進行。因此，本文對液位控制系統進行了分析，包括控制系統的控制策略。采用了單回路PID控制的方案對單容水箱液位控制系統進行控制。通過對單容水箱系統內在機理的分析，確定了單容水箱數學模型的結構形式；利用實驗測出系統在開環運行情況下的階躍響應曲線，并通過對曲線進行分析計算，確定數學模型中各個參數的值，從而建立了控制對象的數學模型；根據單容水箱液位控制系統的特點設計合適的控制策略以及PID控制器，詳細介紹了控制規則以及PID控制器參數的整定方法。通過整定PID參數，建立了合適的PID控制器，滿足了系統對控制精度、調節時間和超調量等控制品質的要求。最后建立系統的仿真模型，在MATLAB軟件的Simulink環境下得到仿真曲線，并且根據仿真曲線分析了控制系統的性能。

關鍵詞：水箱建模；液位控制；PID校正；MATLAB仿真

目錄

摘要

ABSTRACT

第一章? 單容水箱液位控制系統概述-1

1.1 水箱液位控制系統構成及工作原理-1

1.2 被控對象建模-2

1.2.1 解析法確定過程模型的結構形式-2

1.2.2 實驗來確定模型中各參數-3

1.3 MATLAB軟件介紹 -5

第二章? 水箱液位控制系統的組成-6

2.1 控制策略的選擇-6

2.1.1 串級控制系統-6

2.1.2 單回路控制系統-6

2.2 被控變量的選擇-7

第三章? 控制系統方案設計與仿真-8

3.1 PID控制-8

3.1.1 原系統特性分析-9

3.1.2 PID控制規律的選擇-10

3.1.3 PID調節器參數的整定方法-11

3.2 控制器參數整定-12

3.2.1 純比例(P)作用時控制器參數整定-12

3.2.2 PI作用時控制器參數整定-14

3.2.3 PD作用時控制器參數整定-16

3.2.4 PID作用時控制器參數整定-17

3.3 系統仿真-21

結束語-24

致? 謝-25

參考文獻-26

總結

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