PID水位控制系统自动化课程设计

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1、 摘要摘要 本文阐述了 PID 水位控制系统的工作原理及 Smith 预估控制的原理和 设计方法，并详细介绍了当今 Smith 预估控制的改进研究。针对单回路 Smith 预估控制水箱液位的设计， 从软硬件两方面介绍其实现方法， 同时通过 Simulink 做出了仿真与模拟；在西门子 S7300 上利用 PLC 与 step7 编程设计完成了单回 路的水位控制。 本文首先介绍了 Smith 预估控制的意义所在，然后分析其前景，通过介绍 基于模糊控制的 Smith 预估器的改进、基于改进 Smith 预估器的一阶时滞系统 和改进的自适应 Smith 预估控制系统向读者展现了 Smith 控制系统

2、的应用领域。 其次，介绍了控制对象，建立了了数学模型，通过 Simulink 设计出 smith 预估 控制器，介绍了 Smith 的参数整定分析。通过仿真模拟在排除实验设备的误差 干扰下，实现了 Smith 预估的控制。最后结合实验设备和界面，搭建线路图， 进行实验检验，进一步结合实际整定参数。验证后，证明设计的控制系统可以 达到预期目的。 关键词关键词：PID 、Smith 预估控制、Simulink 仿真、水位控制、参数整定 1 目录目录 摘要摘要. 0 一一 引言引言 错误!未定义书签。 1.1 研究背景研究背景 错误!未定义书签。 1.2 设计任务及要求设计任务及要求 错误!未定义书

3、签。 二二 理论设计理论设计 错误!未定义书签。 2.1 控制系统可行性分析控制系统可行性分析 错误!未定义书签。 2.2 史密斯史密斯(Smith)预估器预估器 . 错误!未定义书签。 2.3 对象对象建模建模 错误!未定义书签。 2.4 单回路水位单回路水位 PID 控制控制 . 错误!未定义书签。 2.5 单回路水位单回路水位 Smith预估控制预估控制 . 错误!未定义书签。 2.6 仿真结果分析仿真结果分析 错误!未定义书签。 三三 基于基于 PLC 单容水箱单容水箱 Smith 预估控制设计预估控制设计错误! 未定义书签。 3.1 实验设备实验设备介绍介绍 错误!未定义书签。 3.

4、2 单容水箱液位单容水箱液位 Smith预估控制系统组成结构预估控制系统组成结构 . 错误!未定义书签。 3.3 单容水箱单容水箱 Smith预估软件流程预估软件流程 . 错误!未定义书签。 3.4 单容水箱单容水箱 Smith预估预估接线图接线图 . 错误!未定义书签。 四四 硬件连接及硬件连接及调试调试 . 错误!未定义书签。 4.1 设设备备 错误!未定义书签。 4.2 STEP 7 硬件组态硬件组态 . 错误!未定义书签。 4.3 WinCC 参数设置参数设置错误! 未定义书签。 五五 总结总结 错误!未定义书签。 六六 体会与心得体会与心得. 错误!未定义书签。 七七 参考文献参考文献 错误!未定义书签。 2 一一 引言引言 1.1 研究背景研究背景 在实际生产过程控制系统中，由于物料的传递控制系统等使得系统中的被 控制量往往存在延时，如在石油、制药、化工、造纸等行业的过程控制中存在 许多具有纯滞后特性的被控对象，即当输入变量改变后，系统输出并不立即改 变，而要经过一段时间后才反映出来，这段时间即为纯滞后时间