双容水箱液位专家控制系统设计

专家双容水箱液位专家控制设计双容水箱液位专家控制系统设计双容水箱液位专家控制系统设计摘要：在科学技术的发展中，现代工业生产过程的控制变得更加复杂。人们的生活以及某些化学物质和能源的生产往往涉及某种程度的流动控制或流动控制。液体控制问题:在石油、化学物质、地下工业、食品等工业生产过程中，许多储罐被用作中间原料，半成品、成品或半成品不断进入储罐进行加工和处理，因此液体控制系统的研究具有重要意义。该文件的目的是设计一个由高容量水箱专家进行监测的系统。这些工具的设计充分使用机械设备、计算机技术、通信技术和自动控制技术来控制水箱中流体的专业知识。首先，对系统的模型进行分析，利用其实验模型获得模型的功能，并根据先进的A3000操作控制系统建立模型。第二，专家控制系统是根据专家PID控制的模型和操作特点作为一个控制单元设计的。这一主题将自动化原则、PLC技术和配置软件等相关课程结合起来，通过培训了解机器人系统的基本原理、技术和原理，促进和加深对理论知识的理解。开发并初步研究了液位控制系统的设计和基础研究，该系统收集储水箱中的液位信号，利用PLC作为一个附属机构，利用PID的专家水位控制算法设计水位控制图像，并对其进行测试和结果分析。关键词：双容水箱液位控制系统；专家控制系统；PID控制LiquidlevelcontrolsystemofdoublewatertankAbstract:Inthedevelopmentofscienceandtechnology,thecontrolofmodernindustrialproductionprocesseshasbecomemorecomplex.People'slivesandtheproductionofsomechemicalsandenergyofteninvolvecertainflow-ratecontrolsorflowcontrols.Fluidcontrolproblem:Intheprocessofindustrialproductionofpetroleum,chemicalsubstances,undergroundindustrial,foodandotherindustries,alargenumberofstoragetanksareusedasintermediates.Semi-finishedproducts,preparedproductsorsemi-manufacturedproductsentercontinuouslyintostoragecontainersintendedforprocessingandtreatment.Therefore,studiesoffluidcontrolsystemareveryimportant.Thepurposeofthisdocumentistodesignamonitoringsystembyexpertsinhigh-capacitywatertanks.Thesetoolsshallbedesignedwithfulluseofmechanicaltechniques,computertechnology,communicationtechnologiesandautomatedcontroltechnologiestocontroltheusebyexpertsofthefluidtank.First,thesystemmodelisanalyzed,themodelfunctionisobtainedbyusingthisexperimentalmodel,andthemodeliscreatedaccordingtotheAdvancedA3000operationcontrolSystem.Secondly,thesystemofexpertactionhasbeendesignedasaleadunitaccordingtotheexpert'sPIDcontrolmodelandperformancecharacteristics.Thisthemecombinestheautomationprinciple,PLCtechnology,configurationsoftwareandotherrelatedcourses.Throughtrainingwecanunderstandthebasicprinciples,technologiesandprinciplesofroboticsystems,andpromoteanddeepenourunderstandingoftheoreticalknowledge.Developandbeinvestigatedtocheckthedesignandbasicresearchoftheliquidlevelcontrolsystem.Thesystemcollectsfluidlevelsignalsfromthereservoirtank,usesthePLCenhancementmechanism,usesthePIDexpertwaterlevelcontrolalgorithmtodesignthewaterlevelcontrolimage,andtestsandanalyzestheresults.Keywords:Liquidlevelcontrolsystemofdoublewatertanks:Expertcontrolsystem;PIDcontrol目录TOC\o"1-2"\h\u179771概述 图3-5SIMULINK仿真框图在0处向系统添加步长信号30，设置主控制器的PID参数kp=60ti=50td=3次控制器的参数KP=50，该参数观察起始点的阶跃响应曲线加上40点的输入简而言之，您可以选择由PID控制专家开发的设计解决方案来控制和调整水箱液位，而专家控制系统可以提高系统的动态特性、噪声控制和效率，而模拟路径只是通过在一个系统上模拟实际系统来实现的理想模拟路径所有因素都必须考虑在内，才能实现与计算机模拟相对应的理想曲线和控制功能。5建立计算机专家过程控制系统将设计并实施一个远程数据采集过程控制系统，以控制双容水箱水位系统。尽管它仍然基于“A3000过程控制装置”，但远程数据采集过程控制系统不同于基于智能磁带定位装置受控仪表过程控制系统。远程数据采集过程控制系统属于计算机的SDC控制系统，包括进入模拟输入模块和模拟输出模块，计算机外部开/关输入/输出模块，计算机通过RS232/485通信转换装置与PS232/485系列采集模块(与通信接口485)通信/ICP-7000采集模块的作用是通过模数转换将传感器检测到的标准受控参数信号传送给计算机，计算机还通过数模转换将指令操作发出的指令信号传送给执行机构(调节器、变频器)。整个控制系统的控制算法和监控功能在控制计算机上执行。5.1计算机专家过程控制系统硬件设计1.信号采集为了实现计算机控制，必须对输入的模拟信号进行采样，并将其转换成可由计算机使用的数字信号。您必须根据级别对象的属性、要添加的对象的干扰大小和频率以及系统性能指标，选择合适的采样周期。2模拟输入通道在计算机控制系统中，模拟输入通道通常包括输入/输出处理电路、多路复用器、采样介质、模数转换器、接口和控制逻辑。在远程数据采集过程控制系统中，模拟输入通道功能将通过ICP-7017数据采集模块完成。a/d7017转换模块:数据采集程序存储在EEPROM中，由内部控制器控制逻辑运行，控制开关在八个模拟信号通道之间转换，将模拟量加载到a/d通道后，经计算机查询后转换成与模拟量输入通道编号对应的数字信号，数据通过RS-485接口传输给计算机。图4-17017A/D模块图图4-27024D/A模块图在计算机控制系统中，模拟量输出通道通常包括接口电路、D/A转换器、V/I转换等。模拟量输出通道的任务是将计算机输出的数字量转换成模拟电压或电流信号，以驱动相应的执行机构(电动调节阀)。远程数据采集过程控制系统将通过ICP-7024数据采集模块实现模拟量输入通道功能。7024D/A转换模块:数据采集程序存储在EEPROM中，计算机通过RS-485接口将数据传输给7024D/A转换模块，内部控制器根据控制程序将数据传输到相应的DAC通道，转换成模拟电压/电流输出。5.3计算机过程控制系统调试运行始终采用两步调整方法调整调节器PID参数:(1)工作状态稳定，主回路闭合时，主控制器和副控制器均在纯缩放条件下100%调节，采用单回路控制系统的阻尼振荡法调整折旧参数，得到二级调节器的规模和运行周期。(2)将二级调节器刻度设为(1)中获得的值，将二级电路用作主电路的一部分，以相同方式修理主电路，获得主电路刻度等级和运行周期。(3)根据以上得到的数据，根据单链系统阻尼振荡法的调整公式，计算主副控制器的比例、积分时间和微分裂时间值。(4)根据第一副主项、第一报告、集成修正程序，确定主、副控制器参数，然后观察瞬态过程曲线，必要时进行调整，直至达到最佳系统质量。主、副控制器参数校正结果如下:主控制器比例系数P=50，积分时间I=40，微分时间d=8辅助控制器比例因子P=38。在远程数据采集系统中，将水箱液位调节值设置在50mm以下，等待系统稳定，将调节值提高60%，加值至80mm，得到水箱液位输出响应曲线。经分析:计算机系统中的控制器工作正，输入增加时，输出趋势越大。位置PID算法，通过采样反馈测量位置信号，与定值相比，调整偏差。根据PID控制的特性重新调整参数，使系统达到更满意的状态。观察阶跃信号后系统动态特性，曲线数据获取延迟时间和响应时间Td=90s，峰值时间Tp=170s，调节时间Ts=700s，超速19%(最大峰值85.7mm)，衰减系数3:1通过增加比例因子来克服扰动，但比例因子的增加导致上升速度加快，曲线扭转，导致调节阀动作幅度增大，引起平移量来回波动。因为增加积分在调节参数中的作用会降低系统的稳定性，从而增加超调量，但对于消除过量有很好的效果。添加适当的差动动作可能会使系统太小，但差动效果太大，从而引起整个系统不稳定，并陷入波动。计算机中PID参数改变后，调节阀不能快速动作，特别是升至分级输入设定值时，调节阀输出值减小太慢，超过设定值后液面仍会上升，导致超调增加。且调节阀本身具有死区，使得调节时间延长，系统不易稳定。6结论通过这个学习结束设计，我应用了我在书中学到的知识(自动控制原理、过程控制原理、个人计算机控制技术等。我学到了很多，学到了新知识，获得了实践技能，尤其是将书本知识与实际设计联系起来的能力。设计了MATLAB软件对控制系统进行分析和建模。特别是，使用SIMULINK工具箱可以很容易地模拟不同的控制系统，通过PID控制仿真可以清楚地比较不同控制系统的优缺点，在计算机上模拟控制系统设计中可能出现的问题，并使系统设计方案更清晰。计算机控制系统的建设采用MCGS组态软件，可以方便地建立计算机管理界面，进行计算机管理、数据交换、曲线输出、实时监控、报警设置和控制系统的动画显示，同时提供多种扩展工具，方便系统的设计和建设。在实际控制系统的形成中，控制计划的设计是系统设计的核心，一个好的设计计划可以做六倍的工作，系统必须根据检控过程的特点和技术要求进行综合设计。开发的两个管理系统可以进一步改进。在设计方案中，由于通过控制电动控制阀的打开来改变水箱中的液位，因此可以增加作为控制对象的进水流量，使控制阀的控制更加直接。同时，上、下水箱之间供水阀的开启和水箱内供水阀的开启尺寸也影响液位控制，以增强控制器的控制能力，并改善电气控制阀的操作性能。当条件允许时，使用更精确的采集模块。基于实际工业生产条件的设计将面临比实验室更复杂的现场环境。设计系统不一定是最先进和最现代的，但必须是高效的、可实现的和可靠的。参考文献[1]富月,周晓杰.现代控制系统课程创新实验教学实践[J].实验室研究与探索,2019,38(11):151-155+164.[2]胡志军,肖雪.双容水箱液位控制系统设计[J].科学技术创新,2019(31):161-162.[3]李亚,李高.基于模糊PID的双容水箱液位控制系统的设计[J].数字技术与应用,2019,37(07):11-12.[4]纪亚芳,张志刚.基于模糊PID的双容水箱液位控制系统设计[J].山西师范大学学报(自然科学版),2019,33(02):37-40.[5]卢春华,王頔,谷瑞邦.基于数字PID的双容水箱液位专家控制系统设计[J].应用能源技术,2019(01):51-52.[6]郝泽军.双容水箱液位控制系统设计[J].电子技术,2018,47(12):73-77.[7]卢春华,石峰,范六灿.双容水箱液位控制系统设计[J].山东工业技术,2018(13):128-129.[8]付秀伟,高兴泉,付莉.基于回路仿真双容水箱液位控制数据采集系统的设计[J].河南科技,2016(19):30-31.[9]孙婷.双容水箱液位专家控制系统的设计[J].产业与科技论坛,2014,13(14):65-67.[10]朱涛,周天沛.基于PLC的双容水箱液位控制仿真与实物实验系统设计[J].实验技术与管理,2013,30(11):29-33.[11]林雪梅.双容水箱液位解耦控制系统的设计[J].机电工程技术,2012,41(12):4-7.[12]李光宇,李守军,徐青青.双容水箱液位模糊专家控制系统的设计[J].机电产品开发与创新,2012,25(05):136-138.[13]段宏伟.基于模糊算法的双容水箱液位控制系统设计[J].建材技术与应用,2011(08):28-29.[14]吴兴纯,杨秀莲,赵金燕,杨燕云.基于FX_(2N)系列PLC的双容水箱液位控制系统的设计[J].电子设计工程,2011,19(14):60-63.[15]劳深,付凯波,高国章.双容水箱液位控制系统的设计[J].交通科技,2011(03):160-162.[16]李芹,肖思名.基于VB6.0的双容水箱液位专家控制系统设计[J].上海电力学院学报,2009,25(04):325-328+345.[17]刘进,于海生,吴贺荣,张宁,黄振兴.基于WebAccess和ADAM5510的双容水箱液位控制系统设计[J].青岛大学学报(工程技术版),2009,24(02):6-9.[18]朱广,吴君晓.基于智能仪表的串联双容水箱液位控制系统的设计[J].河南机电高等专科学校学报,2007(04):19-20.附件在MCGS组态环境的用户窗口中添加控制程序,实现专家PID算法.1.添加启动脚本程序!setdevice(7024,1,"")/启动7024数据采集模块!setdevice(7017,1,"")/启动7017数据采集模块sv1=0sv2=0set=0/初始运行状态下水箱pv=0上水箱pv=0下水箱sv=0op2=4op4=42.添加退出脚本程序!setdevice(7024,2,"")/启动7024数据采集模块!setdevice(7017,2,"")/启动7017数据采集模块sv1=0sv2=0set=0下水箱pv=0上水箱pv=0下水箱sv=0op2=4op4=43．添加循环脚本程序（专家PID控制器）当K、Ti、Td都为0时，PID主调节器没有输出。K、Ti不为0时，比例运算结果送变量q0，积分运算结果送变量mx并限幅,防止积分过强，如果Ti=0则mx送0，再将mx累加入q1，微分运算结果送变量q2。控制算法可表示为U(k)=q0+q1+q2。当K1为0时，副调节器没有输出。K1不为0时，比例运算结果送q00。ifset=1then/开始运行时下水箱sv=sv1/给予下水箱设定值下水箱pv=(pv1-1)*125/计算下水箱测量值上水箱pv=(pv2-1)*125/计算上水箱测量值ei=(sv1/125+1)-pv1/计算下水箱给定值与测量值的偏差量ifk=0andti=0andtd=0/PID参数为0，主调节器无输出thenq0=0q1=0mx=0q2=0endif/结束if条件指令ifk<>0andti<>0then/<>表示不等于/主调节器动作q0=k*ei/将偏差值按比例放大后送到q0mx=k*0.5*ei/ti/积分限幅q2=k*td*(PVX-PV1)/0.5/计算微分量送