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课程设计报告

设计题目：水箱液位控制系统

班级：自动化0901班

学号：

姓名：郝万福

指导教师：王姝梁岩

设计时间：2012年5月7号5月25号

摘要

在人们生活以及工业生产等诸多领域经常涉及到液位和流量的控制问题,例如居

,,

民生活用水的供应饮料、食品加工等多种行业的生产加工过程通常需要使用蓄液

池,蓄液池中的液位需要维持合适的高度,既不能太满溢出造成浪费,也不能过少而

无法满足需求。因此液面高度是工业控制过程中一个重要的参数，特别是在动态的状

态下，采用适合的方法对液位进行检测、控制，能收到很好的效果。

在这次课程设计中，我们主要是设计一个水箱液位控制系统，涉及到液位的动态控

制、控制系统的建模、PID参数整定、传感器和调节阀等一系列的知识。通过将电磁

流量计和涡轮流量计分别作为主管道和副管道控制系统的调节阀控制水箱液位高度。

首先测取被控液位高度过程的图像，建立了主回路的进水流量和主管道流量、进水流

量和水箱（上）液位高度、副回路进水流量和水箱（上）液位、双容水箱的进水流量

和水箱（下）液位之间的数学模型，从而加强了对液位控制系统的了解。然后，通过

参数试凑法对PID参数的调试，使上述的模型能快速的达到稳定并且超调量和余差等

MATLAB

满足设计要求。最后通过仿真实

验，加深了对双容水箱滞后过程以及串级水箱液位过程和前馈控制系统的理解，对工业

控制工程中对控制系统设计过程有了一定的认识。在PID参数整定过程中，我对比例

控制，积分控制，微分控制的作用、效果以及调试方法有了一定了解。通过这次课程

设计加深我们对《自动控制原理》、《过程控制系统及仪表》等科目的理解。

PIDMATLAB

关键词：水箱液位控制参数整定串级控制前馈控制仿真

目录

1．概述错误!未定义书签。

2．课程设计任务及要求错误!未定义书签。

实验系统熟悉及过程建模错.误!未定义书签。

实现单容水箱（上）液位的单回路控制系统设计...错误!未定义书签。

实现双容水箱液位（上下水箱串联）的单回路控制系统设计错误!未定义书签。

实现水箱（上）液位与进水流量的串级控制系统设计...错误!未定义书签。

实现副回路进水流量的前馈控制错.误!未定义书签。

3实验系统熟悉及过程建模错误!未定义书签。

描述实验系统的总体结构（结构图及语言描述）。错误!未定义书签。

水箱液位控制系统的原理框图·错误!未定义书

签。

水箱液位控制系统的数学模型·错误!未定义书

签。

利用实验建模方法建立进水流量和主管道流量之间关系的数学模型。错误!未

定义书

签。

进水流量和上水箱液位模型错误!未定义书签。

副回路流量与上水箱液位数学模型错误!未定义书签。

双容水箱串联进水流量与下水箱液位模型错误!未定义书签。

4单容水箱液位的单回路控制系统设计错误!未定义书签。

结构原理错..误!未定义书签。

单容水箱控制器PID参数整定错误!未定义书签。

旁路阶跃干扰响应曲线错.误!未定义书