發(fā)布時間：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,液位的精準(zhǔn)控制對提高設(shè)備的使用壽命、保障生產(chǎn)安全、提升生產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量來說是至關(guān)重要的。作為典型的液位系統(tǒng)的模擬實驗裝置,雙容水箱的液位控制問題一直以來都是學(xué)者們研究的熱點問題。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)作為研究對象,研究水箱液位系統(tǒng)的非線性控制方法。本文的研究內(nèi)容有:（一）基于狀態(tài)反饋的雙容水箱串級PI控制參數(shù)整定方法。前饋加串級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PI控制器參數(shù)整定方法過程繁瑣,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,首先得到線性雙容水箱狀態(tài)反饋控制律與串級PI控制律之間的對應(yīng)關(guān)系,將PI參數(shù)整定問題轉(zhuǎn)化為狀態(tài)反饋控制器求取問題,然后選用線性矩陣不等式（LMI）工具,通過將系統(tǒng)閉環(huán)極點配置在指定的線性矩陣不等式區(qū)域內(nèi),對狀態(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)的三步非線性控制方法。三步非線性控制方法由吉林大學(xué)提出,在汽車電子控制領(lǐng)域廣泛應(yīng)用,它物理意義明確且工程實現(xiàn)結(jié)構(gòu)簡單。本文將該方法成功引入過程控制領(lǐng)域,實現(xiàn)了... 

【文章來源】：吉林化工學(xué)院吉林省

【文章頁數(shù)】：61 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

工業(yè)生產(chǎn)液位控制實物圖

第3章基于狀態(tài)反饋的串級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PI控制器參數(shù)整定方法本章主要內(nèi)容是對雙容水箱串級PI控制器參數(shù)整定方法進(jìn)行研究，常規(guī)的串級PI控制器參數(shù)整定方法（試探法）整定嚴(yán)重依賴經(jīng)驗、整定過程繁瑣，同時對控制性能難以定量分析。針對試探法的不足之處，本章以雙容水箱數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)進(jìn)行研究，采用極點配置法及區(qū)域極點配置法對串級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，通過仿真實驗驗證該參數(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雙容水箱實驗系統(tǒng)雙容水箱液位系統(tǒng)作為該Quanser實驗系統(tǒng)中的被控對象，其實物圖如圖3.1所示。圖3.1雙容水箱系統(tǒng)實物圖Quanser雙容水箱實驗系統(tǒng)主要由計算機(jī)（Quanser軟件）、數(shù)據(jù)采集卡、信號轉(zhuǎn)換模塊、功率方大器、雙容水箱系統(tǒng)以及檢測元件組成，其結(jié)構(gòu)圖如圖3.2所示。信號線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蓄水槽水泵注水孔

第3章基于狀態(tài)反饋的串級PI控制器參數(shù)整定方法133.2.2雙容水箱液位串級控制系統(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)平衡時間，前饋補(bǔ)償推導(dǎo)過程如下：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處的電壓值、上水箱液位及下水箱液位值。3.3串級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，該方法簡單易懂、參數(shù)調(diào)節(jié)方便，一直以來為人們廣泛使用，但是對于精準(zhǔn)控制，試探法的參數(shù)調(diào)節(jié)范圍大，無法快速調(diào)節(jié)出精確的控制器參數(shù)[28]。下面將使用試探法對串級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)行仿真實驗。圖3.5串級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)驗試探

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于LMI方法的網(wǎng)絡(luò)化保性能PID控制[J]. 劉義才,劉斌,高俊.  高技術(shù)通訊. 2020(02)
[2]基于內(nèi)�？刂频臍逖蹙珶挼吞笺t鐵的終點控制系統(tǒng)[J]. 魏丙坤,尤文,關(guān)常君.  冶金自動化. 2020(01)
[3]前饋-串級模糊PID控制廢液焚燒脫硫系統(tǒng)優(yōu)化研究[J]. 申曄龍,李明輝,趙志軍,崔晨浩.  現(xiàn)代信息科技. 2020(01)
[4]基于預(yù)測控制開關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)輸出電壓優(yōu)化[J]. 雷曉犇,王傳奇,李雪豐.  控制工程. 2019(08)
[5]雙容水箱液位控制系統(tǒng)仿真研究[J]. 盧春華,鞏銀苗,姚現(xiàn)科.  現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟(jì)和信息化. 2018(18)
[6]雙容水箱液位控制系統(tǒng)設(shè)計[J]. 郝澤軍.  電子技術(shù). 2018(12)
[7]改進(jìn)ABC算法的雙容水箱液位控制研究[J]. 陳凱凱,戴寧,張華威,何靖.  內(nèi)燃機(jī)與配件. 2018(02)
[8]一種結(jié)構(gòu)優(yōu)化的改進(jìn)型串級調(diào)速系統(tǒng)[J]. 伍玩秋.  機(jī)電技術(shù). 2017(04)
[9]基于空氣流量預(yù)測的發(fā)動機(jī)空燃比三步非線性控制[J]. 王萍,林佳眉,陳虹.  農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報. 2017(11)
[10]PSO-BP-PID算法在雙容水箱系統(tǒng)中的應(yīng)用[J]. 楊華偉,帕孜來·馬合木提,張毅.  電氣傳動. 2017(05)

博士論文
[1]面向航天器運(yùn)動地面模擬的電驅(qū)動移動平臺軌跡規(guī)劃與跟蹤控制方法研究[D]. 顧萬里.吉林大學(xué) 2017
[2]非線性控制方法研究及其在汽車動力總成系統(tǒng)中的應(yīng)用[D]. 劉奇芳.吉林大學(xué) 2014

碩士論文
[1]線控四輪轉(zhuǎn)向車輛的非線性控制策略研究[D]. 王伍洋.吉林大學(xué) 2019
[2]雙容水箱系統(tǒng)的建模及內(nèi)�？刂品椒ㄑ芯縖D]. 王梓漠.吉林化工學(xué)院 2018
[3]非線性水箱系統(tǒng)控制與故障檢測方法研究[D]. 雷程.武漢理工大學(xué) 2018



本文編號：3501218