单容水箱液位过程控制实验报告

双容水箱实验报告(采用PID+模糊控制)

目录 摘要2 一．PID控制原理、优越性，对系统性能的改善3 二．被控对象的分析与建模6 三．PID参数整定方法概述8 3.1 PID控制器中比例、积分和微分项对系统性能影响分析8 3.1.1 比例作用8 3.1.2 积分作用8 3.1.3 微分作用9 3.2 PID参数的整定方法10 3.3 临界比例度法12 3.4 PID参数的确定15 四．控制结构16 4.1 利用根轨迹校正系统16 4.2 利用伯德图校正系统18 4.3 调整系统控制量的模糊PID控制方法20 4.3.1模糊控制部分20 4.3.2 PID控制部分23 五．控制器的设计24 六.仿真结果与分析25 七.结束语27 参考文献28

针对双容水箱大滞后系统，采用PID方法去控制。首先对PID控制中各参数的作用进行分析，采用根轨迹校正、伯德图校正的方法，对系统进行校正。最后采用调整系统控制量的模糊PID控制的方法，对该二阶系统进行控制。同时，在MATLAB下，利用Fuzzy工具箱和Simulink仿真工具，对系统的稳定性、反应速度等各指标进行分析。 关键字：双容水箱，大滞后系统，模糊控制，PID，二阶系统，MATLAB ，Simulink

For T wo-capacity water tankbig lag system，using PID to control this system. First, to analyze the effectofeach parameter of PID. And the root-locus technique and bode diagram is adopted to design the correcting Unit.Then, fuzzy PID control method was used to adjust this second-order system.And a simulation model of this system is built with MATLAB Fuzzy and SIMULINK,with it analyzing the system stability ,reaction velocity and other indexs. Keywords:two-capacity water tank,big lag system,fuzzy control,PID,second-order system 一．PID控制原理、优越性，对系统性能的改善

单容水箱液位控制报告

湖南工程学院 系统综合训练报告 目录 概述 二硬件介绍说明 (4)

2.1电动调节阀 (4) 2.2扩散硅压力液位变送器 (5) 2.2扩散硅压力液位变送器 (5) 2.4远程数据采集模块ICP-7017、ICP-7024面板 (5) 三.软件介绍说明 (7) 3.1工艺流程 (7) 3.2制作总体回路 (8) 3.2制作总体回路 (9) 四.调试结果与调试说明 (11) 4.1调试说明： (11) 4.2调试结果 (12) 五．实训心得12

第1 章系统总体方案 在工业生产过程中，液位贮槽如进料罐、成品罐、中间缓冲器、水箱等设备应用十分普遍，为了保证生产正常进行，物料进出需均衡，以保证过程的物料平衡。因此，工艺要求贮槽内的液位需维持在给定值上下，或在某一小范围内变化，并保证物料不产生溢出。例如，锅炉系统汽包的液位控制，自流水生产系统过滤池、澄清池水位的控制等等。根据课题要求，设计一个单容水箱的液位过程控制系统，该系统能对一个单容水箱液位的进行恒高度控制。单容水箱是个比较简单的控制系统，因为在该设计中，只要控制一个液位的高度，初步设计采用水泵恒定抽水，改变电动调节阀的开度来控制水的流量从而控制水箱液位的高度。本设计选用压力传感器对液位高度进行测量，将测量的值与系统的给定值进行比较，来确定阀的开度。 1.1被控参数的选择 根据设计要求可知，水箱的液位要求保持在一恒定值。所以，可以直接选取水箱的液位作为被控参数。 1.2控制参数的选择 影响水箱液位有两个量，一是流入水箱的流量。二是流出水箱的流量。调节这两个流量的大小都可以改变液位高低，这样构成液位控制系统就有两种控制方案。 对两种控制方案进行比较，假如系统在停电或者失去控制作用时，第一种通过控制水箱的流入量的方案将出现的情况是：水箱的水将流干；第二种通过控制水箱的流出量的方案则会形成水长流或者水溢出的情况，因此，选择流入量作为控制参数更加合理。 1.3调节阀的选择 在工程中，当系统的控制作用消失时，如果调节阀没有关闭则会造成水的浪费甚至出现事故，因此，需要关闭调节阀。故选择电动气开式调节阀。

市政工程质量控制检查要点

市政工程质量控制检查要点 一、道路工程质量控制检查要点 1、开工前，应对现场测量控制桩、水准点进行复核，确认无误后，并形成文件。施工中应对施工测量及其内业经常校核，确保准确。检验方法：用测量仪器量测并 填写记录；检查测量记录。 2、采用环刀法、灌沙法、灌水法、弯沉仪对路基压实度、弯沉值进行检测，确 保路基压实度、弯沉值符合设计及规范要求。检验方法：检查试验报告数据。 3、基层原材料质量、压实度、7d无侧限抗压强度应符合设计及规范要求。石灰稳定土粒料宜在冬期开始前30～45d完成施工，水泥稳定土粒料宜在冬期开始前15～30d完成施工。检验方法：检查试验报告数据；产品合格证书、进场验收记录。 4、沥青混合料面层施工准备、摊铺作业、压实成型与接缝和开放交通等工序施工质量应符合设计及规范要求。水泥混凝土路面模板、钢筋设置、摊铺与振动、接缝、养护和开放交通等工序施工质量应符合设计及规范要求。检验方法：检查隐蔽 工程验收记录和施工记录。 5、人行道铺砌应稳固、无撬动，表面平整、缝线直顺、缝宽均匀、灌缝饱满，无翘边、翘角、反坡、积水现象。检验方法：检查隐蔽工程验收记录和施工记录。 6、不同形式挡土墙的排水系统、泄水孔、反滤层和结构变形缝的施工质量应符 合设计及规范要求。检验方法：检查隐蔽工程验收记录和施工记录。 7、附属构筑物如路缘石、雨水支管与雨水口、排水沟或截水沟、倒虹管及涵洞、护坡、隔离墩、隔离栅、护栏、声屏障、防眩板等应符合设计及规范要求。检验方 法：检查隐蔽工程验收记录和施工记录。 8、遇冬雨期等特殊气候施工时，应结合工程实际情况，制定专项施工方案，并 经审批程序批准后实施。检验方法：检查专项施工方案。 二、桥梁工程质量控制检查要点 1、基坑开挖允许偏差应符合设计及规范要求。基坑开挖不得扰动基底土，应保 证边坡稳定，防止塌方。检验方法：观察；尺量检查。 2、基础工程沉入桩、灌注桩施工质量应符合设计及规范要求。沉入桩桩身不得有劈裂，接桩牢固、直顺；灌注桩水下混凝土严禁有夹层和松散层，桩身抽芯检测

单容水箱液位组态控制实验报告

4 单容水箱液位组态控制实验报告 学院：自动化学院 班级： 学号： 姓名:

单容水箱液位组态 一．实验目的： 1.熟悉单容水箱液位调节阀PID 控制系统工作原理 2.熟悉单用户项目组态过程 3.掌握WINCC 画面组态设计方法 4.掌握WINCC 过程值归档的组态过程 5.掌握WINCC 消息系统的组态过程 6.掌握WINCC 报表系统的组态过程 二：单容水箱实验原理 1、实验结构介绍 水流入量Qi 由调节阀u 控制，流出量Qo 则由用户通过闸板开度来改变。被调量为水位H 。分析水位在调节阀开度扰动下的动态特性。 直接在调节阀上加定值电流，从而使得调节阀具有固定的开度。(可以通过智能调节仪手动给定，或者AO 模块直接输出电流。) 调整水箱出口到一定的开度。 突然加大调节阀上所加的定值电流观察液位随时间的变化，从而可以获得液位数学模型。 通过物料平衡推导出的公式： μμk Q H k Q i O ==, 那么 )(1H k k F dt dH -=μμ， 其中，F 是水槽横截面积。在一定液位下，考虑稳态起算点，公式可以转换成μμR k H dt dH RC =+。 公式等价于一个RC 电路的响应函数，C=F 就是水容，k H R 0 2=就是水阻。 给定值 图4-1单容水箱液位数学模型的测定实验

如果通过对纯延迟惯性系统进行分析，则单容水箱液位数学模型可以使用以下S 函数表示： )1()(0+=TS S KR S G 。 相关理论计算可以参考清华大学出版社1993年出版的《过程控制》，金以慧编著。 2、控制系统接线表 测量或控制量 测量或控制量标号 使用PLC 端口 使用ADAM 端口 下水箱液位 LT103 AI0 AI0 调节阀 FV101 AO0 AO0 3参考结果 单容水箱水位阶跃响应曲线，如图4-2所示： 图4-2 单容水箱液位飞升特性 此时液位测量高度184.5 mm ，实际高度184.5 mm -3.5 mm =181 mm 。实际开口面积5.5x49.5=272.25 mm2。此时负载阀开度系数： s m x H Q k /1068.6/5.24max -==。 水槽横截面积：0.206m2。 那么得到非线性微分方程为(标准量纲):： H H dt dH 24003.000138.0206.0/)668000.0000284.0(/-=-=

杭电《过程控制系统》实验报告

实验时间：5月25号 序号： 杭州电子科技大学 自动化学院实验报告 课程名称：自动化仪表与过程控制 实验名称：一阶单容上水箱对象特性测试实验 实验名称：上水箱液位PID整定实验 实验名称：上水箱下水箱液位串级控制实验 指导教师：尚群立 学生姓名：俞超栋 学生学号：09061821

实验一、一阶单容上水箱对象特性测试实验一．实验目的 （1）熟悉单容水箱的数学模型及其阶跃响应曲线。 （2）根据由实际测得的单容水箱液位的阶跃响应曲线，用相关的方法分别确定它们的参数。二．实验设备 AE2000型过程控制实验装置，PC机，DCS控制系统与监控软件。 三、系统结构框图 单容水箱如图1-1所示： Q2 图1-1、单容水箱系统结构图 四、实验原理 阶跃响应测试法是系统在开环运行条件下，待系统稳定后，通过调节器或其他操作器，手动改变对象的输入信号（阶跃信号），同时记录对象的输出数据或阶跃响应曲线。然后根据已给定对象模型的结构形式，对实验数据进行处理，确定模型中各参数。 图解法是确定模型参数的一种实用方法。不同的模型结构，有不同的图解方法。单容水箱对象模型用一阶加时滞环节来近似描述时，常可用两点法直接求取对象参数。 如图1-1所示，设水箱的进水量为Q1，出水量为Q2，水箱的液面高度为h，出水阀

h1( t ) h1(∞ ) 0.63h1(∞) 0 T V 2固定于某一开度值。根据物料动态平衡的关系，求得： 在零初始条件下，对上式求拉氏变换，得： 式中，T 为水箱的时间常数（注意：阀V 2的开度大小会影响到水箱的时间常数），T=R 2*C ，K=R 2为单容对象的放大倍数，R 1、R 2分别为V 1、V 2阀的液阻，C 为水箱的容量系数。令输入流量Q 1 的阶跃变化量为R 0，其拉氏变换式为Q 1（S ）=R O /S ，R O 为常量，则输出液位高度的拉氏变换式为： 当t=T 时，则有： h(T)=KR 0(1-e -1)=0.632KR 0=0.632h(∞) 即 h(t)=KR 0(1-e -t/T ) 当t —>∞时，h （∞）=KR 0，因而有 K=h （∞）/R0=输出稳态值/阶跃输入 式（1-2）表示一阶惯性环节的响应曲线是一单调上升的指数函数，如图1-2所示。当由实验求得图1-2所示的 阶跃响应曲线后，该曲线上升到稳态值的63%所对应时间，就是水箱的时间常数T ，该时间常数T 也可以通过坐标原点对响应曲线 图 1-2、 阶跃响应曲线

双容水箱液位串级控制系统DCS实训报告毕业论文

DCS实训报告双容水箱液位串级控制系统

一、实训目的 （1）、熟悉集散控制系统（DCS）的组成。 （2）、掌握MACS组态软件的使用方法。 （3）、培养灵活组态的能力。 （4）、掌握系统组态与装置调试的技能。 二、实训内容及要求 以THSA-1型生产过程自动化技术综合实训装置为工业对象。完成中水箱和下水箱串级液位控制系统的组态。 要求：设计液位串级控制系统，并用MACS组态软件完成组态。 包括：（1）、数据库组态。 （2）、设备组态。 （3）、算法组态。 （4）、画面组态。 （5）、在实验装置上进行系统调试。 三、工程分析 THSA-1型生产过程自动化技术综合实训装置中水箱和下水箱串级液位控制系统需要2个输入测量信号，1个输出控制信号。 因此,该系统包括： （1）、该系统有2个AI点LT1、LT2，1个AO点LV1。 （2）、该系统需要1个模拟量输入模块FM148用于采集中水箱液位信号LT1和下水箱液位信号LT2;1个模拟量输出模块

FM151用于控制电动控制阀的开度LV1。并且FM148的设备号为2号，FM151的设备号为3号。 （3）、LT1按2号设备的第1通道，LT2按2号设备的第2通道。LV1按3号设备的第1通道。 （4）、系统配备1个现场控制站10站，1台服务器兼操作员站。 四、实训步骤 1、工程的建立 （1）、打开：开始macsv组态软件数据库总控。（2）、选择工程/新建工程，新建工程并输入工程名；Demo。（3）、点击“确定”按钮，然后在空白处选择“demo”工程。工程信息如下图所示： （4）、选择“编辑>域组号组态”，选择组号为1，将刚创建的工程“demo”从“未分组的域”移到右边“改组所包含的域”里，点击“确认”按钮。然后，在数据库总控组态软件窗口会出现当前工程名、当前域号、该域分组号、系统总点数。 （5）、数据库组态。

单容水箱液位定值控制实验

实验上水箱液位定值控制系统 一. 实验目的 1．了解闭环控制系统的结构与组成。 2．了解单闭环液位控制系统调节器参数的整定。 3．观察阶跃扰动对系统动态性能的影响。 二. 实验设备 1. THJ-2型高级过程控制系统装置 2. 计算机、上位机MCGS组态软件、RS232-485转换器1只、串口线1根 三. 实验原理 单回路控制系统的结构/方框图: 它是由被控对象、执行器、调节器和测量变送器组成一个单闭环控制系统。系统的给定量是某一定值，要求系统的被控制量稳定至给定量。由于这种系统结构简单，性能较好，调试方便等优点，故在工业生产中已被广泛应用。 本实验系统的被控对象为上水箱，其液位高度作为系统的被控制量。系统的给定信号为一定值，它要求被控制量上水箱液位在稳定时等于给定值。由反馈控制的原理可知，应把上水箱的液位经传感检测作为反馈信号。其实验图如下：

过程：储水箱的水被抽出后经过电动调节阀调节进水量送给上水箱，经过LT1的测量变送使上水箱的液位反馈给LC1，LC1控制电动调节阀的开度进而控制入水流量，达到所需要的液位并保持稳定。 四．实验接线 其接线图为：图中LT2改接为LT1 五．实验内容及步骤 1．按图要求，完成系统的接线。 2．接通总电源和相关仪表的电源。 3．打开阀F1-1、F1-2、F1-6和F1-9，且把F1-9控制在适当的开度。 4．设置好系统的给定值后，用手动操作调节器的输出，使电动调节阀给上水箱打水，待其液位达到给定量所要求的值，且基本稳定不变时，把调节器切换为自动，使系统投入自动运行状态。 5．启动计算机，运行MCGS组态软件软件，并进行下列实验： 设定其智能调节仪的参考参数为：SV=8cm；P=20；I=40；D=0；CF=0；ADDR=1；Sn=33；diH=50;dil=0;上水箱出水阀开度：45%。运行MCGS组态软件软件，并进行实验当实验数据稳定的同时记录的实验曲线如下图：

钢筋混凝土箱涵施工技术及质量控制要点

钢筋混凝土箱涵施工技术及质量控制要点 [摘要]本文通过作者多年桥梁施工经验，对桥梁混凝土箱涵施工技术及质量控制要点提出了箱涵施工方法。 关键词：土方开挖；钢筋混凝土施工；砼浇筑 桥梁主体工程的施工流程为：测量、放线→基抗土方开挖→箱涵基础处理→基础垫层砼→箱涵底板→、立柱，钢筋架立、绑扎、校正→箱涵底板砼浇筑→箱涵立模→箱涵顶板钢筋架立、校正→箱涵立柱、顶板砼浇筑→拆模结构验收→沟槽土方回填。 1、土方开挖 由于场地平坦，开挖深度一般6—7m，土质较好，开挖稳定边坡拟定为1:1，开挖面为：底宽为孔宽两边各留1m作施工通道。土质较差考虑打木桩栏夹板档土。经监理工程师对开挖剖面的实地放样成果复核无误后，即进行开挖。 采用机械开挖，以反铲1m3的挖掘机挖装，（约70%）作弃土运至弃碴场，其余在附近经监理工程师同意后相对集中堆放，待后回填之用。采用推进、自上而下，分两层进行开挖。根据地质报告可直接挖到设计高程，机械开挖预留0.2m 采用人工清理到设计标高，以防对原有基础土体的扰动和破土方。削坡1:1部分用1m3挖掘机接力转运开挖。土方分开二个作业面，也从中间两头推进。 2、排水系统 无论是在开挖过程中，还是在箱涵砼施工过程中，基抗均要求保持干燥。因此要做好基抗排水，及时排除地下水和雨水。 排水系统由基坑集水、抽水和上部排水沟组成。若在开挖时地下水出位较高，可在开挖时逐层先在基坑四周开导沟并通向每100—200m设置的集水井，经抽水后，进入地表排水梁排入现有水沟。水泵单机流量选用20m/s，扬程6—7m，水泵数量由现场水量定。原则上保证基坑内无积水。 3、箱涵基础施工 开挖完成后，经测量校核并经监理工程师验收达到设计承载力后，即进行砼的垫层铺筑和枕梁的浇筑。 4、钢筋混凝土箱涵施工

实验报告：单容液位定值控制系统实验报告

过程控制综合实验报告实验名称：单容液位定值控制系统 专业：电气工程 班级: 姓名： 学号：

实验方案 一、实验名称：单容液位定值控制系统 二、实验目的 1．了解单容液位定值控制系统的结构与组成。 2．掌握单容液位定值控制系统调节器参数的整定和投运方法。 3．研究调节器相关参数的变化对系统静、动态性能的影响。 4．了解P、PI、PD和PID四种调节器分别对液位控制的作用。 5．掌握同一控制系统采用不同控制方案的实现过程。 三、实验原理 本实验系统结构图和方框图如图1所示。被控量为中水箱的液位高度，实验要求中水箱的液位稳定在给定值。将压力传感器LT2检测到的中水箱液位信号作为反馈信号，在与给定量比较后的差值通过调节器控制电动调节阀的开度，以达到控制中水箱液位的目的。为了实现系统在阶跃给定和阶跃扰动作用下的无静差控制，系统的调节器应为PI或PID控制（本次实验我组采用的是PI控制）。

(a)结构图 (b)方框图

一、实验目的 1．了解单容液位定值控制系统的结构与组成。 2．掌握单容液位定值控制系统调节器参数的整定和投运方法。 3．研究调节器相关参数的变化对系统静、动态性能的影响。 4．了解P、PI、PD和PID四种调节器分别对液位控制的作用。 5．掌握同一控制系统采用不同控制方案的实现过程。 二、实验设备 1．实验控制水箱； 2．实验对象及控制屏、计算机一台、SA-44挂件一个、PC/PPI通讯电缆一根； 3．三相电源输出（~380V/10A）、单相电源输出（~220V/5A）中单相I、单相II端口、三相磁力泵（~380V）、压力变送器LT2、电动调节阀中控制信号（4~20mA 输入，~220V输入）、S7-200PLC 中AO端口、AI2端口。 三、实验原理 本实验系统结构图和方框图如图1所示。被控量为中水箱的液位高度，实验要求中水箱的液位稳定在给定值。将压力传感器LT2检测到的中水箱液位信号作为反馈信号，在与给定量比较后的差值通过调节器控制电动调节阀的开度，以达到控制中水箱液位的目的。为了实现系统在阶跃给定和阶跃扰动作用下的无静差控制，系统的调节器应为PI或PID控制。

过程控制系统课程设计报告报告实验报告

成都理工大学工程技术学院《过程控制系统课程设计实验报告》 名称：单容水箱液位过程控制 班级：2011级自动化过程控制方向 姓名： 学号：

目录 前言 一．过程控制概述 (2) 二．THJ-2型高级过程控制实验装置 (3) 三．系统组成与工作原理 (5) （一）外部组成 (5) （二）输入模块ICP-7033和ICP-7024模块 (5) （三）其它模块和功能 (8) 四．调试过程 (9) （一）P调节 (9) （二）PI调节 (10) （三）PID调节 (11) 五．心得体会 (13)

前言 现代高等教育对高校大学生的实际动手能力、创新能力以及专业技能等方面提出了很高的要求，工程实训中心的建设应紧紧围绕这一思想进行。 首先工程实训首先应面向学生主体群，建设一个有较宽适应面的基础训练基地。通过对基础训练设施的 集中投入，面向全校相关专业，形成一定的规模优势，建立科学规范的训练和管理方法，使训练对象获得机械、 电子基本生产过程和生产工艺的认识，并具备一定的实践动手能力。 其次，工程实训的内容应一定程度地体现技术发展的时代特征。为了适应现代化工业技术综合性和多学科交叉的特点，工程实训的内容应充分体现机与电结合、技术与非技术因素结合，贯穿计算机技术应用，以适应科学技术高速发展的要求。应以一定的专项投入，建设多层次的综合训练基地，使不同的训练对象在获得对现代工业生产方式认识的同时，熟悉综合技术内容，初步建立起“大工程”的意识，受到工业工程和环境保护方面的训练，并具备一定的实用技能。 第三，以创新训练计划为主线，依靠必要的软硬件环境，建设创新教育基地。以产品的设计、制造、控制乃至管理为载体，把对学生的创新意识和创新能力的培养，贯穿于问题的观测和判断、创造和评价、建模和设计、仿真和建造的整个过程中。

雨水箱涵施工方案

施工组织设计（方案）报审表 说明：本表一式四份，由承包人填写，经监理机构审批后，发包人、监理机构、总监理工程师、承包人各执一份。

雨水箱涵施工方案 一、工程概况： 我荣盛建设工程有限公司承建的阜阳市汝阴路道路及排水工程S7标段的颍河西路路口处东西向有一雨水钢筋砼箱涵，长为107米，结构尺寸为2400MM×1600MM，4.2米×2.9米的检查井两座。 二、施工部署和管理体系 此箱涵为我标段内主要控制点之一，如果组织不好，将直接影响我标段整体的进度。为此我项目部选用了一支相当有经验的施工队伍，并设专人盯管此分项工程，严格按组织机构进行管理，实行层层负责制。为尽量减少运距对施工的影响，我部特将临时料场设在颍河西路路口的西南角，具体见平面布置图。（附图1） 施工组织机构框架图

质量保证体系 三、施工方案 1、施工程序 测量放样---沟槽开挖---C10砼垫层---钢筋制作安装---模板支设---混凝土浇筑---回填（注：根据工程特点，钢筋、模板、砼底基础和立墙顶板分为两次施工，即等砼底板基础的钢筋、模板、砼施工完成后，再进行立墙、顶板的钢筋、模板、砼的施工）

2、测量放线 根据井位坐标先定出沟槽轴线，再根据图纸按30度的坡度，放出基槽的开挖线。采用挖掘机开挖，人工配合的方式进行。即测量人员跟踪测量，若干名民工在沟槽底跟踪清理槽底。 主要配备仪器设备：日本产宾德红外线全站仪一台，经纬仪一台，水平仪1台。 测量精度 直接丈量测距两次较差≤1/5000 导线测量相对闭合差≤1/10000 角度闭合差≤±60√n秒 高程误差≤±20√L毫米 3、开挖沟槽 1）箱涵沟槽采用挖掘机开挖，遵循“先深后浅”的原则，人工配合清理底板。为了避免超挖，每5米测设开挖深度控制点，并留10cm由人工清理，经纬仪跟踪中心定位，防止中线位移。为了防止出现塌方，按设计适当放坡开挖，坡度视土的密度定，本工程段开挖深度在4米内，根据图纸设计，暂按30度放坡。当部分段与原地形建筑物、管线或其它物体相冲突，又不能破坏原有设施的情况下，可直挖，设置挡板或支撑。 如沟槽出现超挖，严禁素土回填，用碎石回填或低标号砼回填。 开挖后的基槽，按以下项目检查验收：不能扰动天然地基持力层土层。 ①槽底高程：允许偏差±20mm； ②槽底中线每侧宽度：不小于设计值；

双容水箱实验报告(采用PID+模糊控制)

目录 摘要--------------------------------------------------------------- 2 一．PID控制原理、优越性，对系统性能的改善-------------------------- 4二．被控对象的分析与建模-------------------------------------------- 6 三．PID参数整定方法概述-------------------------------------------- 8 3.1 PID控制器中比例、积分和微分项对系统性能影响分析------------ 8 3.1.1 比例作用----------------------------------------------- 8 3.1.2 积分作用----------------------------------------------- 9 3.1.3 微分作用----------------------------------------------- 9 3.2 PID参数的整定方法------------------------------------------ 10 3.3 临界比例度法---------------------------------------------- 12 3.4 PID参数的确定--------------------------------------------- 15 四．控制结构------------------------------------------------------- 16 4.1 利用根轨迹校正系统----------------------------------------- 16 4.2 利用伯德图校正系统----------------------------------------- 18 4.3 调整系统控制量的模糊PID控制方法--------------------------- 20 4.3.1模糊控制部分------------------------------------------ 20 4.3.2 PID控制部分------------------------------------------ 23五．控制器的设计--------------------------------------------------- 24 六.仿真结果与分析-------------------------------------------------- 25 七.结束语---------------------------------------------------------- 27参考文献----------------------------------------------------------- 28

单容水箱液位控制系统的设计

单容水箱液位控制系统辨识 一、单容水箱液位控制系统原理 单容水箱液位控制系统是一个单回路反馈控制系统，它的控制任务是使水箱液位等于给定值所要求的高度；并减小或消除来自系统内部或外部扰动的影响。单回路控制系统由于结构简单、投资省、操作方便、且能满足一般生产过程的要求，故它在过程控制中得到广泛地应用。图1-1为单容水箱液位控制系统方块图。 当一个单回路系统设计安装就绪之后，控制质量的好坏与控制器参数的选择有着很大的关系。合适的控制参数，可以带来满意的控制效果。反之，控制器参数选择得不合适，则会导致控制质量变坏，甚至会使系统不能正常工作。因此，当一个单回路系统组成以后，如何整定好控制器的参数是一个很重要的实际问题。一个控制系统设计好以后，系统的投运和参数整定是十分重要的工作。图1-2是单容液位控制系统结构图。 图1-1 单容水箱液位控制系统的方块图系统由原来的手动操作切换到自动操作时，必须为无扰动，这就要求调节器的输出量能及时地跟踪手动的输出值，并且在切换时应使测量值与给定

值无偏差存在。图1-2 是单容水箱液位控制系统结构图。 一般言之，具有比例（P ）调节器的系统是一个有差系统，比例度δ的大小不仅会影响到余差的大小，而且也与系统的动态性能密切相关。比例积分（PI ）调节器，由于积分的作用，不仅能实现系统无余差，而且只要参数δ，Ti 选择合理，也能使系统具有良好的动态性能。 图1-2 单容液位控制系统结构图 比例积分微分（PID ）调节器是在PI 调节器的基础上再引入微分D 的作用，从而使系统既无余差存在，又能改善系统的动态性能（快速性、稳定性等）。在单位阶跃作用下，P 、PI 、PID 调节系统的阶跃响应分别如图1-3中的曲线①、②、③所示。 图1-3 P 、PI 和PID 调节的阶跃响应曲线 二、单容水箱液位控制系统建模 t(s) T( c) . 1 e ss 2 3 1

箱涵质量保证措施

箱涵施工质量控制点的保证措施 一、箱涵基础施工方案 1、立模： 基底验槽合格后，测量人员用全站仪放样出箱涵中心轴线、边线，并安装基础模板。采用木模板、钢支撑。模板经过设计后在加工场地制作好，运至现场安装。为了防止模板受到混凝土内应力的影响而变形，保证箱涵基础的线形与美观，在模板纵向每50cm加竖向肋骨一根，两侧模板采用对拉螺栓对拉，并用顶托支撑。模板内涂刷脱模剂并安装严密，严禁使用废机油。墙板模板之间用对拉螺栓连接，对拉螺栓用Ф12的钢筋制作，上下左右间距为80cm。侧墙采用双面脚手架，内侧及顶面采用满堂脚手架。 2、沉降缝： 涵洞设置沉降缝2cm厚，按设计位置设置，做到两端竖直、平整，上下贯通，沉降缝的填塞符合设计及规范要求。 3、混凝土浇筑： 基础泵送现浇而成。采用商品砼，当混凝土运到现场时，检查其坍落度、均匀性等指标，合格后方可使用。砼振捣采用插入式振捣器，砼振捣应充分密实为止。密实的标志是混凝土停止下沉，不再冒出气泡，表面呈现平坦、泛浆现象为止。 （二）、墙身施工： 1、当混凝土基础表面硬化以后（24小时后），按照设计尺寸对底板钢筋进行制作编扎成型，并焊接墙身立筋。然后进行底板水泥砼泵送浇筑。 2、涵身在施工前，应准确检查坍落度及均匀性。本涵侧墙至涵顶一次性浇注施工方法。 3、涵洞墙身模板安装时，墙身模板沉降缝按设计位置设置，做到两端竖直、平整，上下贯通，沉降缝的填塞符合设计及规范要求。 4、施工墙体混凝土时，模板采用木胶板加条木骨肋。肋木采用10×10cm方木做竖向肋木，间距80cm。在模板施工前，模板内涂刷脱模剂并安装严密，严禁使用废机油。模板施工好以后，在模板外设立支撑固定，并在侧模上每80cm设置一道拉杆固定。 5、浇筑砼前，对模板进行检查，模板内如有杂物、积水应清理干净。模板如有缝隙，应用橡胶密封条填塞严密，再用腻子灰修补刮平。 6、自检合格后报监理工程师检验，通过验收后方可进行浇筑。在施工墙身砼时，按工程施工进度要求，配备相应的人力下到墙身内对砼进行振捣。砼按一定厚度、顺序和方向分

水箱实验报告

课程设计报告（仿真技术项目驱动设计报告） 学院：电气工程与自动化学院 题目：仿真技术项目驱动 专业班级：自动化123班 学号： 21 学生姓名：谢斌 指导老师：杨国亮老师 日期：2014年6月5日星期四

摘要 我们生活在信息与科技高速发展的信息时代，高科技产品的更新的换代也是越来越快。作为21世纪的大学生，我们身处这样的环境中，就必须使自己能够适应这个社会所需。自动化作为处在科技前沿的专业，我们学生就要打好基础，跟上时代的步伐。 仿真技术是一门利用物理模型或数学模型模拟实际环境进行科学实验的技术，它具有经济、可靠、实用、灵活和可多次重复使用的优点，目前已被广泛地应用于几乎所有的科学技术领域，成为分析、综合各种复杂系统的一种强有力的工具和手段。 在工业自动化领域，控制系统的分析、设计和系统的分析、设计和系统调试、改造，大量应用仿真技术。例如，在设计前期，利用仿真技术论证方案，进行经济技术比较，优选合理方案；在设计阶段，仿真技术可帮助设计人员优选系统合理结构，优化系统参数，以期获得系统最优品质和性能；在调试阶段，利用仿真技术分析系统响应与参数关系，指导调试工作，可以迅速完成调试任务；在运行阶段，利用仿真技术可以在不影响生产的条件下分析系统的工作状态，预防事故发生，寻求改进薄弱环节，以提高系统的性能和运行效率。 为了让同学们在实践中学习，同学们自己制作GUI设计，并从中深入了解和理解计算机仿真技术与CAD。从而为进一步实现人机对话，测量以及控制这些自动化的基本控制做基础。从理论到实践，让同学们更好的理解计算机仿真技术与CAD，增长同学的实践和设计能力。所以我们迫切需要一场制作GUI界面的实战训练 关键字： 自动化；计算机仿真技术与CAD；实践；GUI界面；能力

双容水箱液位串级控制系统课程设计

双容水箱液位串级控制系统课程设计 1. 设计题目 双容水箱液位串级控制系统设计 2. 设计任务 图1所示双容水箱液位系统，由水泵1、2分别通过支路1、2向上水箱注水，在支路一中设置调节阀，为保持下水箱液位恒定，支路二则通过变频器对下水箱液位施加干扰。试设计串级控制系统以维持下水箱液位的恒定。 1 图1 双容水箱液位控制系统示意图 3. 设计要求 1） 已知上下水箱的传递函数分别为： 111()2()()51p H s G s U s s ?==?+，22221()()1()()()201 p H s H s G s Q s H s s ??===??+。 要求画出双容水箱液位系统方框图，并分别对系统在有、无干扰作用下的动态过程进行仿真（假设干扰为在系统单位阶跃给定下投运10s 后施加的均值为0、方差为0.01的白噪声）； 2） 针对双容水箱液位系统设计单回路控制，要求画出控制系统方框图，并分别对控制系统在有、无干扰作用下的动态过程进行仿真，其中PID 参数的整定要求写出整定的依据（选择何种整定方法，P 、I 、D 各参数整定的依据如何），对仿真结果进行评述； 3） 针对该受扰的液位系统设计串级控制方案，要求画出控制系统方框图及实施方案图，对控制系统的动态过程进行仿真，并对仿真结果进行评述。 4.设计任务分析

系统建模基本方法有机理法建模和测试法建模两种，机理法建模主要用于生产过程的机理已经被人们充分掌握，并且可以比较确切的加以数学描述的情况；测试法建模是根据工业过程的实际情况对其输入输出进行某些数学处理得到，测试法建模一般较机理法建模简单，特别是在一些高阶的工业生产对象。对于本设计而言，由于双容水箱的数学模型已知，故采用机理建模法。 在该液位控制系统中，建模参数如下： 控制量：水流量Q ； 被控量：下水箱液位； 控制对象特性： 111()2()()51 p H s G s U s s ?==?+（上水箱传递函数）； 22221()()1()()()201p H s H s G s Q s H s s ??= ==??+（下水箱传递函数）。 控制器：PID ； 执行器：控制阀； 干扰信号：在系统单位阶跃给定下运行10s 后，施加均值为0、方差为0.01的白噪声 为保持下水箱液位的稳定，设计中采用闭环系统，将下水箱液位信号经水位检测器送至控制器（PID ），控制器将实际水位与设定值相比较，产生输出信号作用于执行器（控制阀），从而改变流量调节水位。当对象是单水箱时，通过不断调整PID 参数，单闭环控制系统理论上可以达到比较好的效果，系统也将有较好的抗干扰能力。该设计对象属于双水箱系统，整个对象控制通道相对较长，如果采用单闭环控制系统，当上水箱有干扰时，此干扰经过控制通路传递到下水箱，会有很大的延迟，进而使控制器响应滞后，影响控制效果，在实际生产中，如果干扰频繁出现，无论如何调整PID 参数，都将无法得到满意的效果。考虑到串级控制可以使某些主要干扰提前被发现，及早控制，在内环引入负反馈，检测上水箱液位，将液位信号送至副控制器，然后直接作用于控制阀，以此得到较好的控制效果。 设计中，首先进行单回路闭环系统的建模，系统框图如下： 可发现，在无干扰情况下，整定主控制器的PID 参数，整定好参数后，分别改变P 、I 、D 参数，观察各参数的变化对系统性能的影响；然后加入干扰（白噪声），比较有无干扰两

单容水箱液位控制系统的设计

单容水箱液位控制系统辨识 一、单容水箱液位控制系统原理 单容水箱液位控制系统是一个单回路反馈控制系统，它的控制任务是使 水箱液位等于给定值所要求的高度；并减小或消除来自系统内部或外部扰动 的影响。单回路控制系统由于结构简单、投资省、操作方便、且能满足一般 生产过程的要求，故它在过程控制中得到广泛地应用。图 1-1为单容水箱液 位控制系统方块图。 当一个单回路系统设计安装就绪之后，控制质量的好坏与控制器参数的 选择有着很大的关系。合适的控制参数，可以带来满意的控制效果。反之， 控制器参数选择得不合适，则会导致控制质量变坏，甚至会使系统不能正常 工作。因此，当一个单回路系统组成以后，如何整定好控制器的参数是一个 很重要的实际问题。一个控制系统设计好以后，系统的投运和参数整定是十 分重要的工作。图1-2是单容液位控制系统结构图 GK-07 图i-i 单容水箱液位控制系统的方块图 系统由原来的手动操作切换到自动操作时，必须为无扰动，这就要求调 节器的输出量能及时地跟踪手动的输出值，并且在切换时应使测量值与给定 值无偏差存在。图1-2是单容水箱液位控制系统结构图。 一般言之，具有比例（P ）调节器的系统是一个有差系统，比例度3的大 小不仅会影响到余差的大小，而且也与系统的动态性能密切相关。比例积分 电帖泵2 04 上水箱

（PI）调节器，由于积分的作用，不仅能实现系统无余差，而且只要参数3, Ti选择合理，也能使系统具有良好的动态性能。 图1-2单容液位控制系统结构图 比例积分微分（PID）调节器是在PI调节器的基础上再引入微分D的作用，从而使系统既无余差存在，又能改善系统的动态性能（快速性、稳定性等）。在单位阶跃作用下，P、PI、PID调节系统的阶跃响应分别如图1-3中 二、单容水箱液位控制系统建模 2.1液位控制的实现 液位控制的实现除模拟PID调节器外，可以采用计算机PID算法控制。首先由差压传感器检测出水箱水位；水位实际值通过单片机进行A/D转换,

雨水箱涵专项施工方案

雨水箱涵施工方案 鼓岭路市政工程0+060～0+800段雨水箱涵，设于道路南侧人行道下，箱涵结构为钢筋水泥混凝土，混凝土强度等级C30，箱涵内净空尺寸3.0×2.0m。 一、土方开挖、沟槽支护及降排水工程 （一）土方开挖施工 本工程土方开挖采用人工配合挖机施工，土方运至甲方指定地点或我方自己处理。 1、施工方法 (1).本工程沟槽需向下再挖4.5m，整个土方开挖分段进行，具体施工法由土方开挖方案确定。 (2).土方开挖前检查沟槽内、外的降水、排水施工，且进行试运转正常后，方可开挖土方。 (3).开挖时，为防止破坏基底土的结构，必须谨慎施工，防止坑底超挖。 2、技术组织措施 (1).质量要求 边坡和边线允许偏差±20厘米，但边坡不得挖陡。 (2).质量措施 a.开工前要做好各级技术准备和技术交底工作。施工技术人员、测量工要熟悉图纸，掌握现场水准点的位置尺寸，会同设计、监理、建设单位办理验线手续。 b.施工中要配备专职测量工进行质量控制，要及时复撒灰线，将沟槽开挖下口线测放到槽底，及时控制开挖标高，做到5米扇形挖土工作面内，标高白灰点不小于2个。 c.认真执行开挖样板制，即凡重新开挖边坡坑底时，由操作技术较好的工人开挖一段后，经测量工或质检人员检查合格后作为样板，继续开挖。操作者换班时要交接挖深、边坡、操作方法，以确保开挖质量。 d.认真执行技术、质量管理制度。施工中要注意积累技术资料，如施工日记、设

计变更洽商记录、验线记录等。 (3).安全技术组织措施 a.开工前要做好各级安全交底工作，组织职工贯彻落实，并定期开展安全活动。 b.要向全体员工做好现场地上、地下障碍物交底。基坑边线不准挖土（除指定坡道位置外）。现场要注意对测量桩、点以及地上构筑物的保护，严禁机械碰撞。 c.距沟槽边线5米内，不准机械行使和停放，不准堆放重物，以防边坡超载失稳 （二）排水施工 为了保证施工过程中沟槽的渗水顺利排放，在沟槽的底部设置排水沟。沟槽底排水沟沿沟槽底部开挖线向内300mm做一圈排水沟，排水沟净空尺寸为200（宽）×300（深）排水沟。 根据地下水位的情况和深圳降水情况，沟槽主要采用排水施工，如果开挖时地下水位较高，排水量达不到施工要求，我公司拟采用井点降水施工，做法根据现场情况编制降水具体可行的施工方案。 二、模板工程 根据我公司建筑施工经验，模板体系的选择直接影响到主体结构的质量及施 工进度。本工程主要采用木模板体系，辅以定型大模板来作为保证工程创优实现的 重要措施之一。本工程所需模板体系主要包括：砼侧墙板模板、箱体顶板模板，其 主要支模方式及体系选择如下： 1、主要部位模板体系 根据我公司的施工经验，模板体系的选择直接影响到主体结构的质量及施工 进度。本工程箱涵模板采用胶合板模，采用木方及钢管做背杠来作为保证工程创优 实现的重要措施之一。本工程主要支模方式及体系选择如下： （1）箱涵模板采用胶合板模，采用木方及钢管做背杠，侧墙增设穿梁拉杆， 拉杆通过“ε”型卡、螺帽与加固肋条连接。 （2）箱涵钢筋砼结构顶板模板以100×100@1200木方为主龙骨，50×100@300木方为次龙骨，钢筋混凝土结构顶板模板采用定型木板,采用碗扣式 脚手架做支撑及加固支撑立杆纵横间距1.2m。 2、施工前的准备工作 （1）测量定位 A、投点放线

单容水箱实验报告

单容液位定值控制系统 一、实验目的 1．了解单容液位定值控制系统的结构与组成。 2．掌握单容液位定值控制系统调节器参数的整定和投运方法。 3．研究调节器相关参数的变化对系统静、动态性能的影响。 4．了解P、PI、PD和PID四种调节器分别对液位控制的作用。 5．掌握同一控制系统采用不同控制方案的实现过程。 二、实验设备 THPCAT-2型现场总线过程控制对象系统实验装置、AT-1智能仪表挂件一个、RS485/232转换器一个、RS485通讯线一根、计算机一台、万用表一个、软管若干。 三、实验原理 图3-6 中水箱单容液位定值控制系统 (a)结构图 (b)方框图 本实验系统结构图和方框图如图3-6所示。被控量为上小水箱（也可采用上大水箱或下水箱）的液位高度，实验要求中水箱的液位稳定在给定值。将压力传感器LT1检测到的上小水箱液位信号作为反馈信号，在与给定量比较后的差值通过调节器控制电动调节阀的开度，以达到控制水箱液位的目的。为了实现系统在阶跃给定和阶跃扰动作用下的无静差控制，系统的调节器应为PI或PID控制。 四、实验内容与步骤 本实验选择上小水箱作为被测对象（也可选择上大水箱或下水箱）。以上小水箱为例叙述实验步骤如下： 1. 实验之前先将储水箱中贮足水量，然后将阀门F1-1、F1-3、F1-4、F1-6全开，将上小水箱出水阀门F1-10开至适当开度（30%～80%），其余阀门均关闭。 2. 管路连接：将工频泵出水口和支路1进水口连接起来；将支路1出水口和上小水箱

进水口连接起来；将上小水箱出水口和储水箱进水口连接起来。 3. 采用智能仪表控制： 1）将“AT-1智能调节仪控制”挂件挂到网孔板上，并将挂件的通讯线插头通过RS485通讯线与RS485/232转换器连接到计算机串口1。 2）强电连线：单相I电源L、N端对应接到AT-1挂件电源输入L、N端。 3）弱电连线：上小水箱液位LT1的1-5V+、-端对应接到智能调节仪I的1-5V电压输入1、2端；智能调节I输出7、5对应接到电动调节阀控控制输入+ 、-端。 4）管路、阀门、接线检查无误后接通总电源开关，打开24V电源开关、电动调节阀开关、单相I开关。 5）检查智能调节仪基本参数设置：ctrl=1, dip=1,Sn=33, DIL=0，DIH=50，OPL=0,OPH=100,run=0。 6）打开上位机MCGS组态环境，打开“THPCAT-2智能仪表控制系统”工程，然后进入MCGS运行环境，在主菜单中点击“实验六、单容水箱液位定值控制实验”，进入“实验六”的监控界面。 7）先将仪表设置为手动状态，将磁力泵开关打到“手动”位置，磁力驱动泵上电打水，适当增加或减小仪表输出值，使水箱液位平衡在设定值。 8）按本章第一节中的经验法或动态特性参数法整定调节器参数，选择PI控制规律，并按整定后的PI参数进行调节器参数设置。 9）待液位稳定于给定值后，将调节器切换到“自动”控制状态，待液位平衡后，通过以下几种方式加干扰： a.突增（或突减）仪表设定值的大小，使其有一个正（或负）阶跃增量的变化；（此法推荐，后面两种仅供参考）。 b.将电动调节阀的旁路F1-5（同电磁阀）开至适当开度，将电磁阀开关打至“手动”位置。 c.适当改变上小水箱出水阀F1-10开度（改变负载）。 以上几种干扰均要求扰动量为控制量的5％～15％，干扰过大可能造成水箱中水溢出或系统不稳定。加入干扰后，水箱的液位便离开原平衡状态，经过一段调节时间后，水箱液位稳定至新的设定值（采用后面两种干扰方法仍稳定在原设定值），记录此时的智能仪表的设定值、输出值和仪表参数，液位的响应过程曲线将如图3-7所示。 图3-7 单容水箱液位的阶跃响应曲线 10)分别适量改变调节仪的P及I参数，重复步骤9，用计算机记录不同参数时系统的阶跃响应曲线。