液位—流量串级控制系统.ppt

液位—流量串级控制系统
本毕业设计课题研究的意义
随着现代工业生产过程向着大型、连续和强化方向发展，对控制系统的控制品质提出了日益增长的要求。在这种情况下，简单的单回路控制已经难以满足一些复杂的控制要求。在单回路控制方案基础上提
2、未加校正的控制系统的仿真计算
在MATLAB命令窗口中输入以下程序并执行：
>>num=[,];
>>den=[,,,];
>>g=tf(num,den);
>>step(g)
得到如下仿真结果：

1、选择适合本系统的控制规律
一般来说，对于串级控制系统，主变量不允许有余差。而对副变量的要求一般都不是很严格，允许它有波动和余差。为了主变量的稳定，主调节器必须具有积分作用。因此，主调节器通常都选用比例积分规律。有时，对象控制通道容量滞后比较大（像温度对象和成分对象等），为了克服容量滞后，选用比例积分微分三作用的调节器作为主调节器。
副调节器的给定值随主调节器输出的变化而变化，为了能快速跟踪，副调节器一般不设置积分作用，微分作用也不需要，因为当副调节器有微分作用时，一旦主调节器的输出稍有变化，执行机构就将大幅度地变化。但副调节器容量滞后比较大时，可以适当加一点微分作用，一般情况下，副调节器只需用比例作用就可以了。
本系统的液位对象容量滞后比较大，故主调节器选用比例积分微分调节作用，而流量对象时间常数很小，副调节器只用比例作用。
七、控制系统的控制规律确定
根据以上分析，加入控制规律后系统框图如下所示：

2、由MATLAB仿真软件选择控制规律的参数
（1）仿真程序编制
P1=200;
I1=;
D1=400;
P2=;
num1=[*P2*D1,*P2*P1,*P2*I1];
den1=[,*P2+1,0];
num2=[,];
den2=[,,1];
[num3,den3]=series(num1,den1,num2,den2);
[num,den]=cloop(num3,den3);
g=tf(num,den);
step(g)
（2）仿真结果分析
改变P1、I1、D1、P2的值，直到得到满意的曲线。在P1=200，I1=，D1=400，P2=，得到仿真结果如下图所示。由图可见，系统达到了较好的性能，各项指标如下：
超调量： ；
调节时间： （对应5%误差带）；
稳态误差： 。

1、实际控制系统的调试步骤
采用两步法进行调节器参数的调试整定，具体步骤如下：
（1）在主、副环路闭合的情况下，将主调节器比例度设定为100%，积分时间设定为最大，微分时间设定为最小，然后按衰减曲线法整定副调节器，找出副变量出现4：1振荡过程时的比例度及振荡周期。
（2）将副调节器比例度设定为值，积分时间设定为最大，微分时间设定为最小。用衰减曲线法整定主调节器的比例度及振荡周期。
（3）依据所得到的 、 、 、 值，结合主、副调节器的选型，按下面所给出的公式，可以计算出主、副调节器的参数。
比例调节：

比例积分微分调节： ， ，
（4）将上述计算所得调节器参数，按先副环后主环、先比例次积分最后微分的顺序在主、副调节器上设置好，观察控制过程曲线，如不够满意，可适当地进行一些微小的调整。
八、实际控制系统的运行与调试
2、调试结果参数
， ， ，
3、调试后质量指标数据
给定液位值为300mm。
超调量： ；