。Р3. 设计控制器,整定P、PI和PID三种调节器的参数,写出三种调节器的稳态误差和超调量、调节时间。Р4. 控制器的实现,实现水箱液位的闭环控制。Р第二章 系统总体设计Р2.1系统设计原理Р2.1.1水箱液位变化的原理Р本设计探讨的是单容水箱的液位控制问题。为了能更好的选取控制方法和参数,有必要知道被控对象—上水箱的结构和特性。由图1所示可以知道,单容水箱的流量特性:Р水箱的出水量与水压有关,而水压又与水位高度近乎成正比。这样,当水箱水位升高时,其出水量也在不断增大。所以,若阀开度适当,在不溢出的情况下,当水箱的进水量恒定不变时,水位的上升速度将逐渐变慢,最终达到平衡。由此可见,单容水箱系统是一个自衡系统。Р图2-1 单容水箱结构图Р2.1.2水箱液位控制的原理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。除模拟PID调节器外,可以采用计算机、ARM 实现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,变成数字信号后,被输入计算机中;最后,在计算机中,根据水位给定值与实际输出值之差,利用PID程序算法得到输出值,再将输出值传送到ARM中,由ARM将数字信号转换成模拟信号。最后,由ARM的输出模拟信号控制水泵,从而形成一个闭环系统,实现水位的计算机自动控制。Р图2-2 单容水箱液位设计控制框图Р2.2水箱液位系统的控制模型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图2-3 水箱控制系统原理框图
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