执行器(控制阀)所组成的单闭环负反馈控制系统,也称为单回路控制系统。Р简单控制系统有着共同的特征,它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。对于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:Р 被控变量Р扰动Р——Р偏差Р操纵Р变量Р控制器Р执行器Р被控对象Р测量变送器Р扰动通道Р由这个简单控制系统通用的框图设计出水箱液位控制系统的原理框图如下:Р扰动Р 液位变送器Р+РPID控制器Р电动控制阀阀阀器Р液位Р_Р水箱Р2.3 水箱液位控制系统的数学模型Р该系统主要是自衡的非振荡过程,即在外部阶跃输入信号作用下,过程原有的平衡状态被破坏,并在外部信号作用下自动的非震荡地稳定到一个新的稳态,这一大类是在工业生产过程中最常见的过程。Р(1) 确定过程的输入变量和输出变量Р如下图所示,流入水箱的流量是由进料阀1来控制的;流出水箱的流量取决于水箱液位L和出料阀2的开度,而出料阀的开库是随用户的需要而改变的。这里,液位L是被控变量(即输出变量),进料阀1为控制系统中的控制阀,它所控制的进料流量是过程的控制输入(即操纵量),出料流量是外部扰动。本设计以进料流量作为输入变量。Р2РLР1РtРL()РL(t)РL(0)Р水箱液位过程及其阶跃响应曲线Р(2)根据过程内在机理,列写原始方程Р根据物料平衡关系,当过程处于原有稳定状态是,水箱液位保持不变,其静态方程为:-=0(1—6),、分别为原稳定状态下水箱的进料流量和出料流量,当进料流量突然增大是,水箱原来的平衡状态被破坏,此时进料量大于出料量,多余的液体在水箱内储存起来,使其液位升高。设水箱液体的储存量为V,则单位时间内出料流量与进料流量之差等于水箱液体储存量的净增量。其动态方程为:-=(1—7)=、,、分别为和的增量。设水箱截面积为A,则有V=AL,其增量形式为dV=AdL,即:
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