自动控制原理课程设计报告

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2008 级自动控制原理课程设计报告 第 1 页 第一部分 二阶水箱液位控制系统设计 一、二阶水箱介绍 A3000 现场系统包括三水箱，一个锅炉，一个强制换热器，两个水泵，两个流量计，一个电动调节阀。其他还包括加热管，大水箱。图见 1-1。 图 1-2 控制流程图 在本次课程设计中，首先选取 A3000装置中的 3#水箱和 4#水箱串联组成的液位控制系统，选取控制变量为变频泵的频率，被控变量为 4#水箱的液位。针对上述系统首先建立被控对象模型，然后使用控制系统实验箱搭建电路，模拟水箱液位控制系统的被控对象，最后针对搭建的模拟对象设计控制系统，满足 控制要求。 2008 级自动控制原理课程设计报告 第 2 页 二、 建立二阶水箱液位对象模型 （一 ） 用机理建模（白箱）方法建立系统模型并线性化。 非线性模型仿真 1. 被控对象分析与建模 液位控制系统的被控对是二阶水箱，如下图： 图 2-1 二阶液位控制控制系统结构图 图 2-2 二阶液位控制控制试验系统图 控制作用为 u ，控制调节阀 LV1001 的开度，从而影响第 1 个水箱的液位 H1 和第2 个水箱的液位 H2 。第 1 个水箱有干扰流量 Q d，两个水箱的截面积都是 A 。控制作用 u 和调节阀管道上的流量之间的关系为 Q1=K1*U1。 取被控变量为第 2 个水箱的液位 H2 ，建立该二阶水箱的状态空间表达式描述的