發(fā)布時(shí)間：2021-11-17 15:43

　　液位控制系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。在許多現(xiàn)場(chǎng),液位的精準(zhǔn)控制對(duì)提高設(shè)備的使用壽命、保障生產(chǎn)安全、提升生產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量來(lái)說(shuō)是至關(guān)重要的。作為典型的液位系統(tǒng)的模擬實(shí)驗(yàn)裝置,雙容水箱的液位控制問(wèn)題一直以來(lái)都是學(xué)者們研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。本課題主要以加拿大Quanser公司生產(chǎn)的雙容水箱液位系統(tǒng)作為研究對(duì)象,研究水箱液位系統(tǒng)的非線(xiàn)性控制方法。本文的研究?jī)?nèi)容有:（一）基于狀態(tài)反饋的雙容水箱串級(jí)PI控制參數(shù)整定方法。前饋加串級(jí)PI控制是雙容水箱液位系統(tǒng)有效的控制方案,傳統(tǒng)串級(jí)PI控制器參數(shù)整定方法過(guò)程繁瑣,試探法選取參數(shù)很難使某些需要的指標(biāo)達(dá)到最優(yōu)。本文從雙容水箱數(shù)學(xué)模型入手,首先得到線(xiàn)性雙容水箱狀態(tài)反饋控制律與串級(jí)PI控制律之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系,將PI參數(shù)整定問(wèn)題轉(zhuǎn)化為狀態(tài)反饋控制器求取問(wèn)題,然后選用線(xiàn)性矩陣不等式（LMI）工具,通過(guò)將系統(tǒng)閉環(huán)極點(diǎn)配置在指定的線(xiàn)性矩陣不等式區(qū)域內(nèi),對(duì)狀態(tài)反饋控制器增益進(jìn)行優(yōu)化,從而確定PI控制器參數(shù)。（二）雙容水箱液位系統(tǒng)的三步非線(xiàn)性控制方法。三步非線(xiàn)性控制方法由吉林大學(xué)提出,在汽車(chē)電子控制領(lǐng)域廣泛應(yīng)用,它物理意義明確且工程實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。本文將該方法成功引入過(guò)程控制領(lǐng)域,實(shí)現(xiàn)了... 

【文章來(lái)源】：吉林化工學(xué)院吉林省

【文章頁(yè)數(shù)】：61 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

工業(yè)生產(chǎn)液位控制實(shí)物圖

第3章基于狀態(tài)反饋的串級(jí)PI控制器參數(shù)整定方法10第3章基于狀態(tài)反饋的串級(jí)PI控制器參數(shù)整定方法本章主要內(nèi)容是對(duì)雙容水箱串級(jí)PI控制器參數(shù)整定方法進(jìn)行研究，常規(guī)的串級(jí)PI控制器參數(shù)整定方法（試探法）整定嚴(yán)重依賴(lài)經(jīng)驗(yàn)、整定過(guò)程繁瑣，同時(shí)對(duì)控制性能難以定量分析。針對(duì)試探法的不足之處，本章以雙容水箱數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)進(jìn)行研究，采用極點(diǎn)配置法及區(qū)域極點(diǎn)配置法對(duì)串級(jí)PI控制器參數(shù)進(jìn)行整定，并運(yùn)用LMI先進(jìn)方法進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化，通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證該參數(shù)整定方法以及參數(shù)優(yōu)化方法的可行性，并且優(yōu)化后的控制系統(tǒng)控制效果明顯改善。3.1Quanser雙容水箱實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)雙容水箱液位系統(tǒng)作為該Quanser實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中的被控對(duì)象，其實(shí)物圖如圖3.1所示。圖3.1雙容水箱系統(tǒng)實(shí)物圖Quanser雙容水箱實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)主要由計(jì)算機(jī)（Quanser軟件）、數(shù)據(jù)采集卡、信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊、功率方大器、雙容水箱系統(tǒng)以及檢測(cè)元件組成，其結(jié)構(gòu)圖如圖3.2所示。信號(hào)線(xiàn)連接口上水箱上水箱漏水孔下水箱下水箱漏水孔干擾閥門(mén)蓄水槽水泵注水孔

第3章基于狀態(tài)反饋的串級(jí)PI控制器參數(shù)整定方法133.2.2雙容水箱液位串級(jí)控制系統(tǒng)前饋補(bǔ)償由結(jié)構(gòu)框圖3.4可以看出，主回路、副回路中均有前饋補(bǔ)償環(huán)節(jié)，這樣可以有效提高系統(tǒng)的控制速度，減少系統(tǒng)平衡時(shí)間，前饋補(bǔ)償推導(dǎo)過(guò)程如下：當(dāng)雙容水箱系統(tǒng)達(dá)到平衡狀態(tài)，上、下水箱的液位都不再發(fā)生變化，此時(shí)的液位變化率1h0、2h0，由式（3.1）可以得出主、副回路中的前饋補(bǔ)償如下100012PmghVAK（3.2）2021022001AhhA（3.3）其中，其中P0V、10h、20h為雙容水箱在某一平衡點(diǎn)處的電壓值、上水箱液位及下水箱液位值。3.3串級(jí)PI控制器參數(shù)整定3.3.1試探法試探法是最常用的PI控制器參數(shù)整定方法，該方法簡(jiǎn)單易懂、參數(shù)調(diào)節(jié)方便，一直以來(lái)為人們廣泛使用，但是對(duì)于精準(zhǔn)控制，試探法的參數(shù)調(diào)節(jié)范圍大，無(wú)法快速調(diào)節(jié)出精確的控制器參數(shù)[28]。下面將使用試探法對(duì)串級(jí)PI控制器進(jìn)行參數(shù)整定，并帶入圖3.5所示的控制器仿真模型中進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。圖3.5串級(jí)PI控制系統(tǒng)仿真模型圖運(yùn)用試探法進(jìn)行參數(shù)整定，需要先整定主回路、后整定副回路，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)試探

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本文編號(hào)：3501218