液位控制系统设计

摘  要

液位控制系统是以液位为被控参数的系统，液位控制一般是指对某控制对象的液位进行控制调节，以达到所要求的控制精度。

在本文中，以液位控制系统的水箱作为研究对象，水箱的液位为被控制量。针对THJ-2液位控制系统装置的特点，首先建立了被控对象的数学模型，并对其各硬件部分做了逐一介绍。本次选择了电动调节阀作为系统的执行机构，采用了PID控制器，借助MATLAB∕SIMUINK 仿真软件，对PID液位控制系统进行了仿真研究。

虽然PID控制,是控制系统中应用最为广泛的一种控制算法。但是，要想取得良好的控制效果，必须合理的整定PID控制器的参数，使之具有合理的数值。在次基础上，本文介绍了一些常见的PID参数整定方法。

关键字：双容水箱、液位系统、PID控制、参数整定、SIMULINK、仿真

目录

摘  要 1

Abstract 1

绪  论 4

1.课题的提出背景和意义 4

2.课题的研究内容， 4

3.课题研究的现状 4

第一章 总体方案设计 6

1.1 总体方案设计思路 6

1.2 总体方案采取的研究方法 7

1.3 液位控制系统的控制目标 7

第二章 双容水箱液位控制系统硬件结构 8

2.1 双容水箱液位控制系统组成 8

2.2调节阀的选型 9

2.2.1  调节阀的组成 9

2.2.2  调节阀的流通能力 10

2.2.3  调节阀的流量特性 10

2.3  电动调节阀 10

2.3.1  电动调节阀型号及技术参数 11

2.3.2  电动调节阀的基本结构 11

2.3.3 电动调节阀的工作原理 12

2.4 液位变送器BP800 13

2.5 磁力驱动泵 13

第三章 双容水箱液位控制系统模型的建立 14

3.1 过程模型概述 14

3.1.1 被控过程数学模型 14

3.1.2  过程建模的方法 14

3.2双容水箱液位控制系统模型 15

3.2.1  双容水箱液位控制系统数学模型的建立 15

3.2.2 双容水箱液位系统二次模型的建立 19

第四章 PID参数整定及系统仿真 22

4.1 PID控制的原理 22

4.1.1常规PID控制器模型 22

4.2  系统仿真 24

4.2.1  过程控制系统仿真概述 24

4.2.2  Simulink 仿真技术 25

4.2.3 Ziegler-Nichols整定方法简介 25

4.2.4临界比例度法确定PID参数 27

4.2.5凑试法确定PID参数 28

4.2.6 双容水箱液位系统模型PID参数整定及仿真 29

第五章 总结与展望 32

致  谢 34

参考文献: 35