發(fā)布時(shí)間：2021-01-18 23:18

　　三容水箱液位控制系統(tǒng)是工業(yè)過(guò)程控制系統(tǒng)的物理模擬對(duì)象,能夠有效模擬現(xiàn)代工業(yè)中的大多數(shù)過(guò)程控制系統(tǒng),具有非線性、滯后、不確定性等特點(diǎn)。自抗擾控制技術(shù)是在PID控制算法上的改進(jìn),突破了“絕對(duì)不變性原理”和“內(nèi)模原理”的局限性,具有不依賴被控對(duì)象數(shù)學(xué)模型、算法簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)。本文重點(diǎn)進(jìn)行基于自抗擾的水箱液位控制仿真與實(shí)驗(yàn)研究。首先,根據(jù)機(jī)理建模法建立三容水箱系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型,并以實(shí)驗(yàn)室三容水箱為對(duì)象,通過(guò)實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的參數(shù),對(duì)所得的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行階躍響應(yīng)仿真實(shí)驗(yàn),以驗(yàn)證模型正確性。然后,基于自抗擾控制理論,對(duì)水箱液位進(jìn)行基本自抗擾控制仿真與實(shí)驗(yàn)研究,針對(duì)研究中基本自抗擾控制方法存在的二次擾動(dòng)、控制性能過(guò)度依賴參數(shù)設(shè)置、參數(shù)多數(shù)來(lái)源于經(jīng)驗(yàn)調(diào)節(jié)等問(wèn)題,提出了相應(yīng)的改進(jìn)算法,并進(jìn)行了仿真與實(shí)驗(yàn)研究。（1）針對(duì)雙容水箱系統(tǒng)中存在二次擾動(dòng)的問(wèn)題,提出了自抗擾串級(jí)控制算法。通過(guò)該算法解決了中水箱液位在受到劇烈且頻繁的干擾時(shí),不能迅速克服作用于副回路內(nèi)的擾動(dòng)問(wèn)題。改善了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性,提高了系統(tǒng)控制質(zhì)量。（2）針對(duì)自抗擾控制算法的參數(shù)過(guò)多難以調(diào)節(jié)并考慮系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能等問(wèn)題,提出基于相軌跡特征的自抗... 

【文章來(lái)源】：大連海事大學(xué)遼寧省 211工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：79 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖２．１三容水箱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖??Ｆｉｇ．?２．１?Ｔｈｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｒｅｅ－ｔａｉｉｋ?ｓｙｓｔｅｍ??

?大連海事大學(xué)專業(yè)學(xué)位碩士學(xué)位論文???上水箱?二１??中水箱?［＾２??＝＝＝Ｃ＾Ｊ＝＝＾｜?ｈｊ?Ｖ５??流量傳感器丄?｜下水箱｜??８?ｈ￡?Ｖ６??變?廠、??頻—？ｌ＝ｃｔ＝：?儲(chǔ)水箱??磁力泵??圖２．１三容水箱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖??Ｆｉｇ．?２．１?Ｔｈｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｒｅｅ－ｔａｉｉｋ?ｓｙｓｔｅｍ??２．１．１單容水箱系統(tǒng)??把上水箱當(dāng)做一個(gè)單容水箱，打開(kāi)Ｖ！，關(guān)上Ｖ２和Ｖ３，變頻器通過(guò)磁力驅(qū)動(dòng)泵經(jīng)由??ＶＩ對(duì)上水箱注水，ｖ４閥門(mén)出水，變頻器的輸出為單容水箱的輸入，上水箱的液位／／，作??為輸出，由此構(gòu)成一個(gè)單輸入單輸出的單容水箱系統(tǒng)。??單容水箱系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)如圖２．２所示：??＾—＾＜３—｜??Ａ?上水箱Ｔｌ??—???＿?Ｈｌ?金?Ｖ４??圖２．２單容水箱系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)圖??Ｆｉｇ．?２．２?Ｌｏｇｉｃ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｓｉｎｇｌｅ－ｔａｎｋ?ｓｙｓｔｅｍ??設(shè)某時(shí)刻上水箱的進(jìn)水為弘，出水為液位值為Ａ，根據(jù)動(dòng)量平衡，上水箱??中水的體積的變化率為單位時(shí)間內(nèi)上水箱中注入的水與流出的水之差。則可得上水箱的??進(jìn)入與流出的水流量的數(shù)學(xué)關(guān)系為：??－７－??

?三容水箱液位自抗擾控制仿真與實(shí)驗(yàn)研究???Ｉ??Ａ?上水箱Ｔｉ??Ｉ?Ｈ｜?拿??中水箱Ｔ２??圖２．３雙容水箱系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)圖??Ｆｉｇ．?２．３?Ｌｏｇｉｃ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｄｏｕｂｌｅ－ｔａｎｋ?ｓｙｓｔｅｍ??如圖２．３所示，以上水箱和中水箱作為主體組合成雙容水箱，經(jīng)由ＶｄｔＴｉ灌水，??并經(jīng)過(guò)Ｖ４連接閥流入Ｔ２，最后由Ｖ５出水。變頻器輸出ｗ作為雙容水箱的輸入，／／２作??為輸出，由此構(gòu)成單輸入單輸出的雙容水箱系統(tǒng)。??與２．１．１節(jié)相似，根據(jù)動(dòng)量平衡原理及流體力學(xué)相關(guān)知識(shí)得到Ｔ，、Ｔ２的動(dòng)態(tài)方程分??別為：??ＡｄＨ，?…，、??Ａ￣Ｊ－＝Ｃｌｉｎ?￣＜ｈ２?（２－１６）??ａｔ??Ａ＾?＝?ｑｎ￣ｑ°ｕ，?（２．１７）??在式（２．１６）、（２．１７）中，ｄ為水箱橫截面積，丑ｉ、．丑２分別為Ｔｉ、Ｔ２的水位高度，％為??Ｔｉ入水流量，＜７１２為丁１到�。仓g的水流量，為�。擦鞒龅臑樗髁俊�??記上水箱與中水箱之間的連接閥Ｖ４的液阻為戽，中水箱泄水閥Ｖ５的液阻為ｉ？２。??輸出為Ｗ和入水流量間的非線性系數(shù)為＆。局于穩(wěn)態(tài)時(shí)，即Ｉ、�。惨何桓叨榷荚诜�(wěn)??定值時(shí)，可以得到：??ｆ?Ｈ＇—Ｈ，??＾２＝?－??＜?１?（２．１８）??Ｈ，??＝—??根據(jù)式（２．１６）、（２．１７）、（２．１８）整理后可得到（２．１９）公式：??－１０－??


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