水箱液位控制系统课程设计

一、

液位控制系统的原理分析

1.1水箱液位控制系统的原理框图

本次课程设计对水箱液位控制系统的设计是一个简单的控制系统，所谓简单液位控制系统通常是指有一个被控对象，一个检测变松单元一个控制器和一个执行器所组成的单闭环负反馈控制系统，也成为单回路控制系统。

简单控制系统有着共同的特征，他们均有四个基本环节组成，即被控对象，测量变送装置，控制器和执行器。对不同对象的简单控制系统尽管其具体装置与变量不相同，但都可以用相同的方框图表示：

图1控制系统方框图

这是单回路水箱液位控制系统，单回路调节系统一般指在一个调节对象上用一个调节器保持一个参数的恒定，而调节器只接受一个测量信号，其输出也只控制一个执行机构。本系统所要保持的恒定参数是液位的给定高度，即控制的任务是控制水箱液位等于给定值所要求的高度。根据控制框图，这是一个闭环反馈单回路液位控制，采用工业智能仪表控制。

1.2被控过程传递函数的一般形式

根据被控过程动态特性的特点，典型工业过程控制所涉及及被控对象的传递函数一般具有下述几种形式

1一阶惯性加纯迟延

kG(s)?e??s?1?1?

Ts?1

2二阶惯性环节加纯迟延

G(s)?

Ke??s(1?2)

(T1s?1)(T2s?1)3N阶惯性环节加纯迟延

G(s)?

K??se(Ts?1)n(1?3)

上述3个公式只适用于自衡过程。对于非自衡过程，其传递函数应包含有一个积分环节，即

1??sG(s)?e(1?4)

Ts1G(s)?e??sT1s(T2s?1)

(1?5)

二、建立被控对象数学模型

2.1求传递函数

根据阶跃响应的实验数据如表1

t/s h/m t/s h/m 0 0 180 11.8 10 0 250 14.4 20 0.2 300 16.5 40 0.8 400 18.4 60 2.0 500 19.2 80 3.6 600 19.6 100 5.4 700 19.8 140 8.8 800 20 表1阶跃响应数据 使用Matlab编辑.m文件，得出阶跃响应曲线。Matlab程序如下： t=[01020406080100140180250300400500600700800]; h=[000.20.82.03.65.48.811.814.416.518.419.219.619.820]; plot(t,h)

gridon holdon

得到阶跃响应曲线再取0.39和0.62处的t值如图2、图3

图2阶跃响应曲线（1）

图3阶跃响应曲线（2）