在
MATLAB
中实现水箱液位控制系统的设计
【摘要】
本论文的目的是设计双容水箱液位串级控制系统。
在设计中充分利
用计算机技术，
自动控制技术，
以实现对水箱液位的串级控制。
首先对被控对象
的模型进行分析，
并采用实验建模法求取模型的传递函数。
其次，
根据被控对象
模型和被控过程特性设计串级控制系统，
采用动态仿真技术对控制系统的性能进
行分析。最后，完成控制系统实验和结果分析。
【关键词】液位
;
串级控制系统
;MATLAB
1.
引言
在工业实际生产中，液位是过程控制系统的重要被控量，在石油、化工、环
保、水处理、冶金等行业尤为重要。在工业生产过程自动化中，常常需要对某些
设备和容器的液位进行测量和控制。
通过液位的检测与控制，
了解容器中的原料
﹑半成品或成品的数量，
以便调节容器内的输入输出物料的平衡，
保证生产过程
中各环节的物料搭配得当。
通过控制计算机可以不断监控生产的运行过程，
即时
地监视或控制容器液位，
保证产品的质量和数量。
如果控制系统设计欠妥，
会造
成生产中对液位控制的不合理，
导致原料的浪费﹑产品的不合格，
甚至造成生产
事故，所以设计一个良好的液位控制系统在工业生产中有着重要的实际意义
[1]
。
在液位串级控制系统的设计中将以
THJ-2
高级过程控制实验系统为基础，
展
开设计控制系统及工程实现的工作。虽然是采用传统的串级
PID
控制的方法，
但是将利用智能调节仪表、数据采集模块和计算机控制来实现控制系统的组建，
努力使系统具有良好的静态性能，改善系统的动态性能。
2.
串级控制系统设计思想
2.1
主回路的设计
串级控制系统的主回路是定值控制，
其设计单回路控制系统的设计类似，
设
计过程可以按照简单控制系统设计原则进行。
这里主要解决串级控制系统中两个
回路的协调工作问题。
主要包括如何选取副被控参数、
确定主、
副回路的原则等
问题
[2]
。
2.2
副回路的设计
由于副回路是随动系统，
对包含在其中的二次扰动具有很强的抑制能力和自
适应能力，
二次扰动通过主、
副回路的调节对主被控量的影响很小，
因此在选择
副回路时应尽可能把被控过程中变化剧烈、
频繁、
幅度大的主要扰动包括在副回
路中，此外要尽可能包含较多的扰动。
归纳如下。
