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内蒙古科技大学

控制系统仿真课程设计说明书

题目：双容水箱液位控制系统仿真

学生姓名：王雨禾

学号：1167106334

专业：自动化

班级：自动化11-3班

指导教师：梁丽

课程名称控制系统仿真

设计题目双容水箱液位控制系统仿真

指导教师梁丽时间2012.10.29~2012.11.02

一、教学要求

1、学会收集和查阅资料，学会针对指定控制系统建立数学模型的方法；

2、学会使用Matlab/Simulink建模和仿真的方法；

3、掌握控制器的设计方法，以及控制器参数整定和优化的方法。

二、设计资料及参数

FV101

定值

Q

i

记录LTQoh

104

双容水箱结构图

1、双容水箱逻辑结构上图所示。

水流入量Qi由调节阀u（FV101）控制，流出量Qo则由用户通过负载阀R来改变，被调

量为下水箱水位h，分析水位在调节阀开度扰动下的动态特性。

2、对某种型号的水箱，在某一平衡点附近，建立其线性化模型，其中各参数分别为：T1=80s，

T2=80s，K1=KuR1=1，K2=R2/R1=1，。

18s,22s

三、设计要求及成果

1、分析系统，根据物料平衡原理（即液位平衡状态下，流出量必然等于流入量）和给出

的参数推导系统的数学模型；

2、将数学模型转变为仿真模型，并用Matlab/Simulink实现求其动态响应；

3、设计合理的控制器（控制算法）控制下水箱液位，使其尽量满足稳、准、快的要求；

4、针对大滞后系统，可以用Simulink搭建带有Smith预估器的PID控制器，将该模块嵌

入到控制系统中直接控制。并与第三步设计的控制器的控制效果进行比较；

2

5、完成5000字左右的课程设计报告（包括设计原理、设计过程及结果分析几部分），要

求给出设计的模型图和仿真曲线图。

四、进度安排

1、根据给定的参数或工程具体要求，收集和查阅资料（一天）

2、Matlab/Simulink建模（一天）

3、控制系统设计与优化（两天）

4、编写课程设计说明书（一天）

五、评分标准

1）工作态度（占10%）；

2）基本技能的掌握程度（占20%）；

3）方案的设计是否可行和优化(40%)；

4）课程设计技术设计书编写水平(占30%)。

分为优、良、中、合格、不合格五个等级。

六、建议参考资料

1、李国勇，控制系统数字仿真与CAD[M]，北京：电子工业出版社，2003，9

2、王丹力，MATLAB控制系统设计仿真应用[M]，北京：中国电力出版社，2007，9

2、薛定宇，控制系统仿真与计算机辅助设计[M]，北京：机械工业出版社，2005，1

3、金以慧，过程控制[M]，北京：清华大学出版社，2003，6

3

目录

第一章控制系统仿真概述5

1.1控制系统计算机仿真5

1.2控制系统的MATLAB计算与仿真5

第二章PID控制简介及其整定方法9

2.1PID控制简介9

2.1.1PID控制原理9

2.1.2PID控制算