控制系统仿真课程设计--双容水箱液位控制系统仿真

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1、 控制系统仿真课程设计说明书 题 目：双容水箱液位控制系统仿真 2 2 课程名称 控制系统仿真 设计题目 双容水箱液位控制系统仿真 指导教师 时间 一、教学要求 1、学会收集和查阅资料，学会针对指定控制系统建立数学模型的方法； 2、学会使用 Matlab/Simulink 建模和仿真的方法； 3、掌握控制器的设计方法，以及控制器参数整定和优化的方法。 二、设计资料及参数 1、双容水箱逻辑结构上图所示。 水流入量 Qi 由调节阀 u（FV101）控制，流出量 Qo 则由用户通过负载阀 R 来改变，被调 量为下水箱水位 h，分析水位在调节阀开度扰动下的动态特性。 2、 对某种型号的水箱， 在某一平

2、衡点附近， 建立其线性化模型， 其中各参数分别为： T1=80s， T2=80s，K1=KuR1=1，K2=R2/R1=1，ss22,81 。 三、设计要求及成果 1、分析系统，根据物料平衡原理（即液位平衡状态下，流出量必然等于流入量）和给出 的参数推导系统的数学模型； 2、将数学模型转变为仿真模型，并用 Matlab/Simulink 实现求其动态响应； 3、设计合理的控制器（控制算法）控制下水箱液位，使其尽量满足稳、准、快的要求； 4、针对大滞后系统，可以用 Simulink 搭建带有 Smith 预估器的 PID 控制器，将该模块嵌 入到控制系统中直接控制。并与第三步设计的控制器的控制效

3、果进行比较； 定值 Qi LT 104 记录 Qo h 双容水箱结构图 FV101 3 3 5、完成 5000 字左右的课程设计报告（包括设计原理、设计过程及结果分析几部分） ，要 求给出设计的模型图和仿真曲线图。 四、进度安排 1、根据给定的参数或工程具体要求，收集和查阅资料（一天） 2、Matlab/Simulink 建模（一天） 3、控制系统设计与优化（两天） 4、编写课程设计说明书（一天） 五、评分标准 1）工作态度（占 10%） ； 2）基本技能的掌握程度（占 20%） ； 3）方案的设计是否可行和优化(40%)； 4）课程设计技术设计书编写水平(占 30%)。 分为优、良、中、合格

4、、不合格五个等级。 六、建议参考资料 1、李国勇，控制系统数字仿真与 CADM，北京：电子工业出版社，2003，9 2、王丹力，MATLAB 控制系统设计仿真应用M，北京：中国电力出版社，2007，9 2、薛定宇，控制系统仿真与计算机辅助设计M，北京：机械工业出版社，2005，1 3、金以慧，过程控制M，北京：清华大学出版社，2003，6 4 4 目录目录 第一章第一章 控制系统仿真概述控制系统仿真概述 5 5 1.1 1.1 控制系统计算机仿真控制系统计算机仿真 5 5 1.2 1.2 控制系统的控制系统的 MATLABMATLAB 计算与仿真计算与仿真 5 5 第二章第二章 PIDPID 控制简介及其整定方法控制简介及其整定方法 9 9 2.1 PID2.1 PID 控制简介控制简介 9 9 2.1.1 PID2.1.1 PID 控制原理控制原理 9 9 2.1.2 PID2.1.2 PID 控制算法控制算法 9 9 2.2 PID 2.2 PID 调节的各个环节及其调节过程调节的各个环节及其调节过程 1111 2.2