水箱流量控制系统
(最新整理)水箱液位控制系统
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课程设计报告设计题目：水箱液位控制系统班级：自动化0901班学号：20092395姓名:郝万福指导教师:王姝梁岩设计时间：2012年5月7号----5月25号摘要在人们生活以及工业生产等诸多领域经常涉及到液位和流量的控制问题, 例如居民生活用水的供应，饮料、食品加工等多种行业的生产加工过程，通常需要使用蓄液池，蓄液池中的液位需要维持合适的高度, 既不能太满溢出造成浪费, 也不能过少而无法满足需求。
因此液面高度是工业控制过程中一个重要的参数，特别是在动态的状态下，采用适合的方法对液位进行检测、控制，能收到很好的效果。
在这次课程设计中，我们主要是设计一个水箱液位控制系统，涉及到液位的动态控制、控制系统的建模、PID 参数整定、传感器和调节阀等一系列的知识。
通过将电磁流量计和涡轮流量计分别作为主管道和副管道控制系统的调节阀控制水箱液位高度.首先测取被控液位高度过程的图像，建立了主回路的进水流量和主管道流量、进水流量和水箱(上)液位高度、副回路进水流量和水箱（上）液位、双容水箱的进水流量和水箱（下)液位之间的数学模型，从而加强了对液位控制系统的了解。
然后,通过参数试凑法对PID参数的调试，使上述的模型能快速的达到稳定并且超调量和余差等满足设计要求。
最后通过MATLAB仿真实验，加深了对双容水箱滞后过程以及串级水箱液位过程和前馈控制系统的理解，对工业控制工程中对控制系统设计过程有了一定的认识。
高位消防水箱流量开关触发流量值
高位消防水箱流量开关触发流量值高位消防水箱流量开关触发流量值1. 引言作为建筑消防系统的核心组成部分，消防水箱在防火灭火中起着至关重要的作用。
而高位消防水箱流量开关触发流量值作为确保消防水箱正常工作的重要参数，其设置和调整对消防系统的可靠性和有效性至关重要。
本文将深入探讨高位消防水箱流量开关触发流量值的相关概念、原理，以及如何进行设置和调整，旨在为消防工程师和相关人员提供有价值的参考。
2. 高位消防水箱流量开关触发流量值的概念与作用高位消防水箱流量开关触发流量值指的是当建筑消防系统的消防水泵启动后，水箱中的水位下降至一定程度时触发的流量阈值。
这一流量值的设置直接影响到消防水泵的供水能力，从而影响到消防系统灭火效果。
一般来说，高位消防水箱流量开关触发流量值应当根据建筑物的大小、功能以及安全要求进行合理的设置和调整。
3. 高位消防水箱流量开关触发流量值的原理与影响因素高位消防水箱流量开关触发流量值的设置与消防水箱的水位控制原理有关。
消防水箱水位的控制通常通过液位传感器来实现，当水位下降到一定程度时，触发流量开关来启动消防水泵进行补给。
在设置高位消防水箱流量开关触发流量值时，需要考虑以下几个因素：a. 建筑物的火灾风险等级。
根据建筑物的特点和使用要求，不同的火灾风险等级需要不同的流量阈值来确保消防水泵的供水能力与灭火需求相匹配。
b. 消防水泵的技术参数。
消防水泵的额定流量、额定扬程等技术参数也会对高位消防水箱流量开关触发流量值的设置产生影响。
c. 水箱容量和补给能力。
水箱容量较大、补给能力较强的建筑物往往需要相对较高的触发流量值，以保证水泵及时启动并持续供水，确保灭火效果。
4. 高位消防水箱流量开关触发流量值的设置方法针对不同的建筑物和消防系统需求，可以采用以下几种方法来设置高位消防水箱流量开关触发流量值：a. 根据建筑消防规范和标准进行设置。
各地区都有相应的建筑消防规范和标准，其中包含了关于高位消防水箱流量开关触发流量值的建议值和要求，可以参考这些规范进行设置。
水箱液位控制设计
WOrd文档下载后可任意复制编辑基于水箱液位控制设计摘要在人们生活以及工业生产等诸多领域经常涉及到液位和流量的控制问题, 例如居民生活用水的供应, 饮料、食品加工, 溶液过滤, 化工生产等多种行业的生产加工过程, 通常需要使用蓄液池, 蓄液池中的液位需要维持合适的高度, 既不能太满溢出造成浪费, 也不能过少而无法满足需求。
因此液面高度是工业控制过程中一个重要的参数，特别是在动态的状态下，采用适合的方法对液位进行检测、控制，能收到很好的效果。
PID 控制(比例、积分和微分控制)是目前采用最多的控制方法。
本文主要是对一水箱液位控制系统的设计过程，涉及到液位的动态控制、控制系统的建模、PID 算法、传感器和调节阀等一系列的知识。
作为单容水箱液位的控制系统，其模型为一阶惯性函数，控制方式采用了PID 算法，调节阀为电动调节阀。
选用合适的器件设备、控制方案和算法，是为了能最大限度地满足系统对诸如控制精度、调节时间和超调量等控制品质的要求。
关键词PID 控制过程控制液位控制Abstract:In people's life and in the fields of industrial production level and flow control problem, for example, the living water supply, beverage, food processing, filter solution, the production of a variety of industries such as chemical production process, often need to use the liquid storage pool, liquid storage pool level need to maintain the appropriate height, neither too overflow cause waste, also cannot too little and can't meet the demand. So the liquid level height is an important parameter in the process of industrial control, especially in dynamic state, the suitable methods of liquid level detection, control, can get very good effect. PID (proportion, integral and differential control) is currently the most control methods.This paper is the design process of a water tank liquid level control system, involves the dynamic liquid level control, the control system modeling, the PID algorithm, sensor and the regulator and a series of knowledge. As single let water tank liquid level control system, the model of first-order inertia function, control mode adopted PID algorithm, theregulator for electric regulator. Choose the right components, equipment,control scheme and algorithm in order to maximize satisfy system such as control precision and adjust the volume of time and overshoot control quality requirements.Key words：PID control process control level control1 绪论1．1 过程控制的定义生产过程自动化，一般是指石油、化工、冶金、炼焦、造纸、建材、陶瓷及电力发电等工业生产中连续的或按一定程序进行的生产过程的自动控制。
水箱水位与水泵供水流量串级控制系统
水箱水位与水泵供水流量串级控制系统
简介
本文档将介绍一种水箱水位与水泵供水流量串级控制系统，该系统可以根据水箱的水位变化自动调整水泵的供水流量，确保水箱的水位处于合适的范围内。
系统原理
该系统由水箱、水位传感器、水泵和控制器组成。
水位传感器安装在水箱中，用于测量水位的变化。
控制器根据传感器测量到的水位信息，通过调整水泵的供水流量来控制水箱的水位。
系统工作流程
1. 当水箱的水位低于设定的最低水位时，控制器将开启水泵，并将供水流量调至最大。
2. 当水箱的水位达到设定的最高水位时，控制器将关闭水泵。
3. 当水箱的水位处于最低水位和最高水位之间时，控制器将根据水位的变化调整水泵的供水流量。
水位上升时，供水流量逐渐减小；水位下降时，供水流量逐渐增大。
通过这种方式，系统可以稳定地控制水箱的水位。
优点与应用
该系统具有以下优点：
- 系统简单可靠，易于实现和维护。
- 可根据实际需求设定水位范围，确保水箱的水位在合适的范围内。
- 可自动调整供水流量，避免过度供水或供水不足的情况。
该系统适用于以下场景：
- 水箱供水系统，如楼宇供水系统、农田灌溉系统等。
- 需要稳定控制水位的场合，如水池、水塔等。
总结
水箱水位与水泵供水流量串级控制系统是一种简单可靠的系统，可根据水箱的水位变化自动调整水泵的供水流量。
通过该系统，可
以确保水箱的水位在合适的范围内，避免供水过度或不足的情况发生。
该系统适用于各种水箱供水系统的场合。
上水箱液位与进水流量串级控制系统
摘要随着现代工业生产过程向着大型、连续方向发展,对控制系统的控制品质提出了日益增长的要求。
在这种情况下,传统的单回路液位控制已经难以满足一些复杂的控制要求，水箱液位控制系统由于控制过程特性呈现大滞后、外界环境的扰动较大，要保持水箱液位最后都保持设定值，用简单的单闭环反馈控制不能实现很好的控制效果，所以采用串级闭环反馈系统。
本设计采用水箱液位和注水流量串级控制，设计系统主要由水箱、管道、三相磁力泵、水压传感器、涡轮流量计、变频器、可编程控制器及其输入输出通道电路等构成。
系统中由液位PID控制器的设定值端口设置液位给定值，水压力传感器检测液位。
涡轮流量计测流量，变频器调节水泵的转速，采用PID算法得出变频器输出值，实现流量的控制。
流量控制是内环，液位控制是外环。
系统电源由接触器和按钮控制，系统电源接通后PLC进行必要的自检和初始化，控制器接收到系统启动按钮动作信号后，通过接触器接通电机电源，启动动力系统工作，开始两个闭环系统的调节控制。
关键词：PLC控制；变频器；PID控制；Wincc组件；上位机目录1 过程控制系统简介 (1)1.1 过程控制介绍 (1)1.2 串级控制系统的组成 (1)1.2.1 硬件介绍 (1)1.3 电源控制台 (3)1.4 总线控制柜 (3)1.5 软件介绍 (4)1.6 系统总貌图 (4)2 串级控制系统简介 (5)2.1 液位串级控制系统介绍 (5)2.2 串级控制系统的概述 (5)2.3 串级控制系统的工作过程 (5)2.4 系统特点及分析 (6)2.5 串级控制系统的整定方法 (6)2.6 主、副回路中包含的扰动数量、时间常数的匹配 (7)2.7 PID控制工作原理 (7)3 上水箱液位与进水流量串级控制系统 (9)3.1 实验设备 (9)3.2 液位-流量串级控制系统的结构框图 (9)3.3 系统工作原理 (9)3.4 控制系统流程图 (10)3.5 实验过程 (11)3.6 实验结果分析 (13)3.6.1 整定过程分析 (13)3.6.2 扰动下的响应分析 (14)3.6.3 主、副调节器采用不同调节器时对系统动态性能的影响 (14)4 总结 (18)5 参考文献 (19)1 过程控制系统简介1.1 过程控制介绍现代化过程工业向着大型化和连续化的方向发展，生产过程也随之日趋复杂，而对生产质量﹑经济效益的要求，对生产的安全、可靠性要求以及对生态环境保护的要求却越来越高。
自动控制原理课程设计 水箱流量控制系统【优秀】
自动控制原理课程设计水箱流量控制系统【优秀】(文档可以直接使用，也可根据实际需要修订后使用,可编辑推荐下载）自动控制原理课程设计题目：水箱流量控制系统校正装置设计系别专业班级学号学生姓名指导教师提交日期一、设计目的首先，通过对水箱流量控制系统的分析，加强对水箱流量控制系统的认识，并掌握超前校正网络设计的方法。
其次，通过课程设计，培养分析问题解决问题的能力。
此外，使用Matlab软件进行系统仿真，从而进一步掌握Matlab的使用。
二、设计任务及要求初始条件：已知单位反馈水箱流量控制系统，系统的开环传递函数为要求：试用Bode图设计法对系统进行超前串联校正设计，使系统满足：（1）系统在单位斜坡信号作用下，系统的稳态误差（2）系统校正后，系统的相角裕量三、设计任务分析虽然在频域内进行系统设计，是一种间接的设计方法，因为设计结果满足的是一些频域指标，而不是时域指标。
然而，在频域内设计又是一种简便的方法，在Bode图上虽不能严格定量地给出系统的动态特性，但却能方便的根据频域指标确定校正装置的参数，特别是对以校正系统的高频特性有要求时，采用频域法校正较其他方法更为方便。
一般来说，开环频率特性的低频段表征了闭环系统的稳态性能；开环频率特性的中频段表征了闭环系统的动态性能；开环频率特性的高频段表征了闭环系统的复杂性和噪音抑制功能。
因此，用频域法设计控制系统的实质，就是在系统中加入频率特性形状合适的校正装置，使开环系统的频率形状变成所期望的形状：低频段要有一定的高度和斜率；中频段的斜率最好为，且具有足够的宽度；高频段采用迅速衰减的特性，以抑制不必要的高频干扰。
四、设计内容4.1根据所要求的稳态性能指标，确定系统满足稳态性能要求的开环增益由要求（1）：系统在单位斜坡信号作用下，系统的稳态误差。
得，取。
4.2绘制k=1000值下的系统的Bode图，并求出系统的相角裕量待校正系统的开环传递函数作出时未校正系统的Bode图，其渐近线如图1所示60 -20dB/dec300 -40dB/dec-30-60 -60dB/dec图1：未校正系统的Bode图计算未校正系统的开环剪切频率相应的相角裕量为相角裕度小的原因，是因为待校正系统的对数幅频特性中频区的斜率是，系统的动态特性会有严重的振荡，需要校正装置校正。
高位消防水箱流量开关参数
高位消防水箱流量开关参数介绍消防水箱是消防系统中重要的储水设备，用于供水灭火。
为了控制水箱的水位和流量，我们需要使用高位消防水箱流量开关。
本文将深入探讨高位消防水箱流量开关的参数设置及其重要性。
参数设置的作用高位消防水箱流量开关的参数设置对于消防系统的正常运行至关重要。
正确设置参数可以确保消防水箱的水位、水流量以及水泵的工作状态都能得到有效控制，从而提高灭火效率。
参数设置方法在设置高位消防水箱流量开关的参数之前，首先需要确定以下几个关键因素： 1. 水箱容量：根据消防系统的需要确定水箱的容量，这将直接影响到参数的设置。
2. 消防水泵流量：水泵的流量是控制消防水箱水位的重要参数，应根据实际需求进行设定。
3. 消防供水管径：根据消防系统所需的水流量和压力，确定合适的供水管径，从而确定参数设置的范围。
在考虑以上因素的基础上，我们可以进行以下参数设置：最低水位设置最低水位是指水箱中水位的最低限度，当水位低于该设定值时，消防水泵将开始工作。
最低水位的设置应考虑消防系统的需求以及可能的泵瞬变现象。
如果最低水位设置过低，容易造成反复启停水泵，增加设备的损耗；如果设置过高，则可能延迟了启动时间，影响消防灭火效果。
最高水位设置最高水位是指水箱中水位的最高限度，当水位达到该设定值时，消防水泵将停止工作。
最高水位的设置应考虑消防水箱的容量、排水系统和消防水泵的流量等因素。
如果最高水位设置过低，可能会导致水箱容易溢出，影响消防系统的正常运行；如果设置过高，可能会导致水箱中的积水过多，增加对水泵的负荷和能耗。
流量调整流量调整是指调整消防水泵的供水流量，以适应消防系统的需求。
流量调整应根据消防系统的流量要求和供水管径来确定。
如果流量设置过低，消防灭火效果可能不理想；如果设置过高，可能会导致水管破裂或水流过大，增加设备损坏的风险。
延迟设置延迟设置是指在水位变化后，水泵启停的延迟时间。
设置适当的延迟时间可以避免水位瞬间变化时频繁启停水泵，减少设备的损耗。
水箱的流量控制与调节装置
水箱的流量控制与调节装置是一个关键的系统组成部分，它能够确保水箱中的水流量的稳定和精确控制。
这个装置的设计和实施取决于水箱的使用场景和应用需求。
以下是一个基本的流量控制与调节装置的描述：装置组成：1. 流量传感器：这是一个用于测量水流量的设备，通常使用水流计或压力传感器来测量水流的强度。
2. 阀门：阀门是用于控制水流流动的设备，可以根据需要打开或关闭。
3. 控制器：控制器是整个装置的核心，它接收来自流量传感器的数据，并根据需要调整阀门的开度。
工作原理：当水流入水箱时，流量传感器会实时监测水流强度。
这个数据会被传送到控制器，控制器根据预设的流量标准或用户需求进行调整。
如果水流过大，控制器会命令阀门关小一点；如果水流过小，控制器会命令阀门完全打开。
这样，就可以稳定并调整水箱中的水流速度。
特点优势：1. 精准控制：由于采用了先进的传感器和控制器技术，可以精确测量和控制水流，从而确保水箱中的水质和流量始终保持在理想范围内。
2. 高效节能：通过调节阀门开度，可以实现能源的有效利用，降低能源消耗。
3. 操作简便：一般配备有智能化的操作界面，用户可以通过界面轻松设定和调整流量标准，方便易用。
应用场景：这个装置适用于各种需要稳定水流的水箱应用场景，如家庭用水、工业用水、游泳池用水等。
特别是在需要精确控制水量的场合，如游泳池、温泉、灌溉等，这个装置更是不可或缺。
总的来说，水箱的流量控制与调节装置是确保水箱系统正常运行的关键，它能够根据需求精确控制水流，提高系统的稳定性和效率。
同时，随着科技的进步，未来的流量控制与调节装置可能会更加智能化和高效，为水箱系统带来更多便利和优势。
双容水箱液位流量串级控制系统设计
双容水箱液位流量串级控制系统设计引言：双容水箱液位流量串级控制系统是一种用于控制液位和流量的自动化系统。
该系统通过对水泵和阀门的控制，实现对水箱液位和流量的精确调节。
在工业生产中，液位和流量的稳定控制对于保证生产过程的正常运行至关重要。
因此，设计一个可靠的双容水箱液位流量串级控制系统具有重要的实际意义。
系统设计：1.系统硬件组成-水泵：负责将水从源头输送至水箱中。
-水箱：承装和储存水，通过液位传感器测量液位。
-液位传感器：用于测量水箱液位，将测量结果传输给控制器。
-流量传感器：用于测量水流量，将测量结果传输给控制器。
-控制阀：通过控制水流量来调节水箱液位。
-控制器：根据液位和流量传感器的反馈信号，控制水泵和控制阀的启停和开关。
2.系统工作原理双容水箱液位流量串级控制系统的工作原理是通过液位和流量传感器实时监测水箱液位和水流量的变化，并将测量结果传输给控制器。
控制器根据设定的目标液位和流量值，计算出所需的水泵和控制阀的工作状态。
当实际液位或流量低于目标值时，控制器启动水泵和控制阀以增加水流量，从而提高液位；反之，当实际液位或流量高于目标值时，控制器关闭水泵和控制阀以减少水流量，以降低液位。
3.系统控制策略双容水箱液位流量串级控制系统的控制策略可以采用PID控制器。
PID控制器是一种常用的控制算法，它通过对比实际测量值和目标值，计算出一个控制量，然后对被控对象进行控制。
其算法由比例(P)、积分(I)和微分(D)三个部分组成，可以有效地控制系统稳定性和响应速度。
在双容水箱液位流量串级控制系统中，可以将液位作为主要控制量，流量作为辅助控制量。
首先，通过对液位传感器和流量传感器的测量值进行PID控制，控制水泵的启动和停止，以满足目标液位和流量的要求。
接下来，根据控制阀的反馈信号，通过控制阀的开关来实现对水箱液位的精确调节。
4.系统安全性和可靠性双容水箱液位流量串级控制系统设计中，应考虑系统的安全性和可靠性。
下水箱液位与进水流量串级控制系统
下水箱液位与进水流量串级控制系统一、实验目的1．了解液位-流量串级控制系统的组成原理。
2．掌握液位-流量串级控制系统调节器参数的整定与投运方法。
3．了解阶跃扰动分别作用于副对象和主对象时对系统主控制量的影响。
4．掌握液位-流量串级控制系统采用不同控制方案的实现过程。
二、实验设备三、实验原理本实验系统的主控量为下水箱的液位高度h，副控量为电动调节阀支路流量Q，它是一个辅助的控制变量。
系统由主、副两个回路所组成。
主回路是一个定值控制系统，要求系统的主控制量h等于给定值，因而系统的主调节器应为PI 或PID控制。
副回路是一个随动系统，要求副回路的输出能正确、快速地复现主调节器输出的变化规律，以达到对主控制量h的控制目的，因而副调节器可采用P控制。
但选择流量作副控参数时，为了保持系统稳定，比例度必须选得较大，这样比例控制作用偏弱，为此需引入积分作用，即采用PI控制规律。
引入积分作用的目的不是消除静差，而是增强控制作用。
显然，由于副对象管道的时间常数小于主对象下水箱的时间常数，因而当主扰动（二次扰动）作用于副回路时，通过副回路快速的调节作用消除了扰动的影响。
本实验系统结构图和方框图如图37所示。
图37 下水箱液位与进水流量串级控制系统(a)结构图 (b)方框图四、实验内容与步骤本实验选择下水箱和电动调节阀支路组成串级控制系统（也可采用变频器支路）。
实验之前先将储水箱中贮足水量，然后将阀门F1-1、F1-2、F1-8全开，将下水箱出水阀门F1-11开至适当开度，其余阀门均关闭。
具体实验内容与步骤按五种方案分别叙述，这五种方案的实验与用户所购的硬件设备有关，可根据实验需要选做或全做。
（一）、智能仪表控制1．将两个SA-12挂件挂到屏上，并将挂件的通讯线插头插入屏内RS485通讯口上，将控制屏右侧RS485通讯线通过RS485/232转换器连接到计算机串口2，并按照下面的控制屏接线图连接实验系统。
将“FT1电动阀支路流量”钮子开关拨到“OFF”的位置，将“LT3下水箱液位”钮子开关拨到“ON”的位置。
自动调节进水流量的水箱进水控制系统
自动调节进水流量的水箱进水控制系统摘要：本文提出了一种自动调节进水流量的水箱进水控制系统设计方案，通过实时感知水箱内液位以及PLC自动控制器分析计算，实现了水箱进水量的自动控制和对水箱水量的实时监控。
关键词：自动调节；水量控制；实时监控目前变频恒压二次供水设备水箱进水控制系统设备主要采取遥控浮球阀[1]，依靠装于水箱内侧浮球的上下运动，控制主管上主阀体开闭。
此控制系统设备结构简单，但存在因浮球频繁开闭造成主阀体关闭不严，水箱溢流现象。
同时变频恒压二次供水设备[2]一般为无人值守且安装于建筑物地下室，溢流水极易造成设备间被淹事故，给安装水箱的地点和周围设施带来很大的安全隐患，并造成相关物业和单位精力、时间、水电资源的浪费。
为此，本文提出了一种自动调节进水流量的水箱进水控制系统设计方案，可根据水箱中的水位情况、进水管路的进水流量和出水管的出水流量，来调节水箱的进水量，实现水箱进水量的自动控制和对水箱水量的实时监控，延长水箱使用寿命，降低水箱的安全隐患。
1 水箱控制系统设计结构本文所提水箱进水控制系统设计方案结构如图所示：自动调节进水流量的水箱进水控制系统，具体包括装在水箱进水口处的遥控浮球阀(1)、装在水箱进水管上用于控制进水管流量的电动蝶阀(2)，装在水箱进水管上且位于电动蝶阀前端的进水量计(3)、装在水箱出水管上的出水量计(4)、装在水箱内的液位计(5)、PLC自动控制器(6)和用于控制遥控浮球阀启闭的电磁阀(7)、以及装在水箱外侧壁上的液位感应器(8)和报警器(9)。
所述的电动蝶阀、进水量计、出水量计、液位计和电磁阀均与PLC自动控制器电性连接[2]，通过PLC自动控制器协调控制。
其中，进水量计和出水量计均为电磁式流量计。
液位计为具有低、中、高三档位的多点式液位计，并与PLC自动控制器信号传输连接。
同时警报器(9)分别与液位感应器和PLC自动控制器连接。
2 工作原理液位计(5)将感应到的水箱内的实时水位信号传输给PLC自动控制器(6)、进水量计(3)将实时进水流量值传输给PLC自动控制器(6)，出水量计(4)将实时出水流量值传输给PLC自动控制器(6)，PLC自动控制器通过接收到的水位信号、进水流量值和出水流量值，对电动蝶阀(2)和电磁阀(7)进行控制，其控制过程为水箱内的水位达到高水位时，启动电磁阀(7)控制遥控浮球阀(1)关闭主管进水；水位降到中水位时，启动电磁阀(7)控制遥控浮球阀(1)打开主管进水，同时PLC自动控制器(6)根据出水流量值和时间[3]，调整电动蝶阀(2)开度，控制实际进水流量，确保管网压力稳定；水位降到低水位时，PLC自动控制器(6)调整电动蝶阀(2)至全开，加大水箱进水流量，确保设备运行稳定；当出现溢流情况时，PLC自动控制器(6)通过对比实时进水流量值和出水流量值的流量差距，自动调节电动蝶阀(2)关闭进水管路。
水箱液位串级控制系统讲解
长沙学院CHANGSHA UNIVERSITY专业训练与创新实习报告过程控制系统实习系部：电子信息与电气工程系专业年级班级：11 电气 3 班学生姓名：学号：指导教师：成绩评定：（指导教师填写）2014年11 月实验目录实验一单闭环流量定值控制系统实验二单容液位定值控制系统实验三水箱液位串级控制系统实验一单闭环流量定值控制系统一、实验目的1．了解单闭环流量控制系统的结构组成与原理。
2．掌握单闭环流量控制系统调节器参数的整定方法。
3．研究调节器相关参数的变化对系统静、动态性能的影响。
4．研究P、PI、PD和PID四种控制分别对流量系统的控制作用。
5．掌握同一控制系统采用不同控制方案的实现过程。
二、实验设备实验对象及控制屏、各类电路挂件、计算机一台、万用表一个、导线若干；三、实验原理图4-1 单闭环流量定值控制系统(a)结构图(b)方框图本实验系统结构图和方框图如图4-1所示。
被控量为电动调节阀支路（也可采用变频器支路）的流量，实验要求电动阀支路流量稳定至给定值。
将涡轮流量计FT1检测到的流量信号作为反馈信号，并与给定量比较，其差值通过调节器控制电动调节阀的开度，以达到控制管道流量的目的。
为了实现系统在阶跃给定和阶跃扰动作用下的无静差控制，系统的调节器应为PI控制，并且在实验中PI 参数设置要比较大。
四、实验内容图4-2 智能仪表控制单闭环流量定值控制实验接线图本实验选择电动阀支路流量作为被控对象。
实验之前先将储水箱中贮足水量，然后将阀门F1-1、F1-2、F1-8、F1-11全开，其余阀门均关闭。
将“FT1电动阀支路流量”钮子开关拨到“ON”的位置。
具体实验内容与步骤可根据本实验的目的与原理参照前面的单闭环定值控制中相应方案进行，下面只给出实验的接线图。
五、实验数据曲线图4-3 单闭环流量定值控制曲线图六、实验总结单闭环流量定值控制的数据曲线中，流量设定值SV=10.0r/min，比例系数P=60，积分时间I=20，先是等幅振荡，外加一个干扰信号，数据曲线经过智能调节仪的调节后，渐渐接近稳定。
双容水箱液位流量串级控制系统设计要点
双容水箱液位流量串级控制系统设计要点双容水箱液位流量串级控制系统是一种在液位和流量之间进行联动控制的系统。
该系统通常由两个水箱、两个阀门和两个流量计组成。
其中，一个水箱用于控制液位，另一个水箱用于控制流量。
双容水箱液位流量串级控制系统的设计要点包括以下几个方面：1.系统结构设计：双容水箱液位流量串级控制系统的结构应该合理、紧凑，方便安装和维护。
系统中的各个组件应该布局合理，阀门、流量计与水箱的位置应该便于操作和读取数据。
2.控制策略设计：双容水箱液位流量串级控制系统的控制策略应该能够实现液位和流量之间的联动控制。
一般采用控制阀门的开度来调节流量，通过调节水泵的转速或者阀门的开度来调节液位。
控制策略应该具有良好的稳定性和鲁棒性，能够快速而准确地响应输入信号的变化。
3.传感器选择与布置：双容水箱液位流量串级控制系统中的传感器用于检测液位和流量。
液位传感器的选择应该考虑到水箱的工作范围和要求，以及精度和可靠性的要求。
流量传感器的选择应该根据流量范围和要求，以及精度和可靠性的要求。
传感器的布置应该能够准确地测量液位和流量，避免干扰和误差。
4.控制器选择与配置：双容水箱液位流量串级控制系统的控制器是实现控制策略的核心部件。
控制器应该具有良好的性能，包括计算能力、通信能力和抗干扰能力。
控制器的配置应该考虑到系统的需求和性能要求，以及可靠性和可扩展性的要求。
5.阀门和流量计选择与定位：双容水箱液位流量串级控制系统中的阀门和流量计是实现液位和流量调节的关键装置。
阀门的选择应该考虑到流量范围和要求，以及可靠性和响应速度的要求。
流量计的选择应该根据流量范围和要求，以及精度和可靠性的要求。
阀门和流量计的定位应该根据液位和流量的控制策略，使其能够和其他组件紧密配合，实现精确的调节和测量。
通过以上要点的设计，可以有效实现双容水箱液位流量串级控制系统的运行稳定和精确控制。
同时，设计过程中还需要考虑到系统的安全性和可靠性，以及经济性和可维护性的要求。
设备控制器_SWK-001水箱水位自动控制
水箱液位控制系统
水箱液位控制及MATLAB仿真实现报告目录水箱液位控制及MATLAB仿真实现报告 (1)目录 (2)摘要 (3)水箱液位控制系统原理 (4)水箱液位控制系统的数学模型 (4)（一）确定过程的输入变量和输出变量 (4)（二）水箱液位控制系统的算法： (5)（三）水箱液位控制系统的MATLAB/simulink的仿真： (6)（四）结果分析： (7)总结 (9)摘要在人们生活和工业生产等诸多领域中经常涉及到液位和流量的控制系统问题，因此液面高度是工业控制过程中的一个重要参数，特别是在动态的过程下，采用合适的方法对液位进行检测、控制，能收到很好的效果。
PID控制是目前采用最多的控制方法。
本文介绍了双容水箱中控制液位的控制技术以及使用matlab仿真软件去进行液位仿真，通过PID控制实现液位的自动控制，用matlab 软件建立数学模型，再写出液位控制的PID算法进行数据模拟，最后实现水箱液位通过计算机技术自动控制。
通过matlab软件仿真实现了液位的实时测量和监控。
系统通过matlab仿真对实验所得的参数和仿真数据与曲线进行分析，总结参数变化对系统性能的作用。
关键字：PID控制液位控制 matlab仿真算法水箱液位控制系统原理控制系统由四个基本环节组成，即被控对象、侧量传送装置、控制装置和执行装置：水箱液位控制系统的数学模型（一）确定过程的输入变量和输出变量流入水箱的流量Q1是输入变量，流出水箱的流量L2取决于液位L和水箱出水阀门的开度，Q2为输出变量，被控对象是水箱，故系统控制模型图如下：（二） 水箱液位控制系统的算法：Q 1：水箱流入量Q 2：水箱流出量A ：水箱截面积u ：进水阀开度f ：出水阀开度h ：水箱液位高度h0：水箱初始液位高度K1：阀体流量比例系数假设f 不变，系统初始态为稳态，H 0=2m ，K 1=10，A=10m 2。
则由物料平衡得：dtdh A Q Q *21=- u k Q *11=h k Q *12=代入方程得： )**(111h k u k Adt dh -= ① 在稳定条件下：0)(*112=-Q Q A② 由①-②得：dth d A Q Q )(*21∆=∆-∆ ③ h h k Q ∆=∆*)*2/(012 ④u K Q ∆∆=*11 ⑤对①、②、③进行拉氏变换得：)(10)(**)(2)(1s H S s H A S s Q s Q ∆=∆=∆-∆1536.31010)(1)(2)(传递函数为：)(*1536.3)(*)0*2(1)(2)(*1)(1+=∆∆=∆=∆=∆∆=∆S S Q S Q S G S H S H h k S Q S u k S Q （三） 水箱液位控制系统的MATLAB/simulink 的仿真：（四）结果分析：(一)P(比例)控制：水箱系统液位控制系统在无调节器的情况下，过渡过程是一个非周期过程，是稳定的系统；调节时间较短，响应比较迅速，但是，该系统为一个有静差的系统。
水箱重力自流管
水箱重力自流管1.引言1.1 概述概述部分的内容可以如下编写：水箱重力自流管是一种利用重力作用实现自动流量控制的装置，广泛应用于水箱的出水管道系统中。
通过巧妙的结构设计和重力作用，水箱重力自流管能够在保证一定水位的情况下，自动调节出水的流量，达到稳定供水的效果。
本文将从原理介绍和设计与构造两个方面，详细阐述水箱重力自流管的工作原理和结构设计。
通过对实验结果的分析和对其应用前景的探讨，我们可以更好地理解和应用水箱重力自流管。
希望本文内容能够对读者对水箱重力自流管有一个全面的了解，并且为相关领域的工程设计和应用提供有益的参考。
1.2 文章结构文章结构的设计是为了使读者更好地理解和掌握水箱重力自流管的原理、设计和应用。
该文章主要分为以下几个部分：1. 引言部分将对水箱重力自流管的概述进行介绍。
首先，说明水箱重力自流管是一种什么样的设备，其作用和特点是什么，以及为什么需要研究和设计这样一种设备。
然后，给出文章的结构和内容大纲，为读者提供一个整体框架，使读者能够清晰地了解本文的内容。
2. 正文部分将重点介绍水箱重力自流管的原理和设计与构造。
在原理介绍部分，将详细介绍水箱重力自流管的工作原理，包括液体流动的动力学原理、液体压力的传递机制以及自流管的结构和功能等内容。
然后，在设计与构造部分，将详细介绍水箱重力自流管的设计方法和构造要点，包括选用材料、优化设计参数、结构组成等方面的内容，以帮助读者了解如何进行水箱重力自流管的设计和制造。
3. 结论部分将总结本文的主要内容，并对实验结果和应用前景进行评述。
在实验结果部分，将对实验过程和结果进行描述和分析，以验证水箱重力自流管的性能和可行性。
然后，在应用前景部分，将对水箱重力自流管的应用前景进行展望，包括可能的应用领域和未来发展趋势等方面的内容，以指导未来相关研究和实际应用。
通过以上这些部分的组织和安排，读者可以全面、系统地了解水箱重力自流管的相关知识和应用，从而更好地理解和应用本文所介绍的内容。
高位消防水箱流量控制直启消防装置功能说明
高位消防水箱流量控制直启消防装置功能说明一、根据《消防给水及消火栓系统技术规范》GB50974-2014标准11.0.4本条规定，高位消防水箱出水管上应设置流量开关或压力开关信号直接启动消防水泵，随着新标准GB50974-2014.11.0。
19规定,以往常因弱电信号的损失而影响系统的启泵可靠性，因此消火栓箱按钮启动消防泵的必要性低，且消火栓按钮启泵的投资较大,故消火栓按钮不宜作为直接启泵信号,只可作为报警信号。
二、GB50974-2014标准11.0.4还规定了直接启动消防泵的信号是流量开关和压力开关,其原因是可靠性高。
水流指示器可靠性差；误动作几率高;高位水箱水位信号有滞后现象；该信号仅可以作为报警信号.条文规定流量开关和压力开关作消防泵的直接启泵信号，流量开关设置在一定流量值范围内，当高位水箱水位降至一定压力时，由压力开关辅助启动，这样能实现直接启泵双保险。
亦可实现互锁。
为实现减少误动作,流量开关和压力开关(当火警时水箱内水位或稳压泵不能支持消防用水量时,高位水箱出水管压力下降设定值时，压力开关动作）同时动作作为直接启泵的可靠措施.流量开关和压力开关通常设置在高位水箱的出水管上,流量开关先动作，压力开关后动作,实现直接启泵的双保险，由此应设置“高位水箱流量控制直启消防泵装置”。
三、高位水箱的出水管上安装流量开关，在装置控制面板上显示数字式流量、流速仪,当超设置流量时即作为启泵的信号，压力开关同时安装在装置的控制面板上数字式显示实时压力（水箱自然静压力和稳压泵出水压力)当高位水箱和静压力稳压泵压力不能支撑火警大流量用水时，压力骤然下降，当降至设置压力时，即作为直接启动消防泵的可靠信号。
四、“高位消防水箱流量控制直启消防泵装置”流量开关和压力开关可选用多种型式安装，如用户、业主采用我公司高位水箱、稳压设施。
我公司可提供稳压泵控制柜和该装置一体化的控制箱（亦可户外型）；如用户、业主已安装高位水箱和稳压设备,亦可在高位水箱出水管上实现改造安装，实现新规范、新标准要求，本公司产品保证通过消防验收。
下水箱液位和进口流量串级控制试验概要
下水箱液位和进口流量串级控制实验一、实验目的1、学习闭环串级控制的原理。
2、了解闭环串级控制的特点。
3、掌握闭环串级控制的设计。
4、初步掌握闭环串级控制器参数调整。
二、实验设备A3000-FS/FBS 现场系统，任意控制系统。
（该实验要求中、下水箱均配置液位传感器）三、实验原理单回路控制系统解决了工艺生产过程自动化中大量的参数定值问题。
但是，随着现代工业生产的迅速发展，工艺操作条件的要求更加严格，对安全运行和经济性及对控制质量的要求也更高。
但回路控制系统往往不能满足生产工艺的要求，在这样的情况下，串级控制系统就应运而生。
1、串级控制系统的结构串级控制系统是改善控制质量的有效方法之一，在过程控制中得到广泛地应用，串级控制系统是指不止采用一个控制器，而是将两个或几个控制器相串级，是将一个控制器的输入作为下一个控制器设定值的控制系统。
2、串级控制系统的名词术语主被控参数：在串级控制系统中起主导作用的那个被控参数。
副被控参数：在串级控制系统中为了稳定主被控参数而引入的中间辅助变量。
主被控过程：由主参数表征其特性的生产过程，主回路所包含的过程，是整个过程的一部分，其输入为副被控参数，输出为主控参数。
副被控过程：由副被控参数为输出的生产过程，副回路所包含的过程，是整个过程的一部分，其输入为控制参数。
主调节器：按主参数的测量值与给定值的偏差进行工作的调节器，其输出作为副调节器的给定值。
副调节器：按副参数的测量值与主调节器输出的偏差进行工作的调节器，其输出直接控制调节阀动作。
副回路：由副调节器、副被控过程、副测量变送器等组成的闭合回路。
主回路：由主调节器、副回路、主被控过程及主测量变送器等组成的闭合回路。
一次扰动：作用在主被控过程上的，而不包括在副回路范围内的扰动。
二次扰动：作用在副被控过程上，即包括在副回路范围内的扰动。
当生产过程处于稳定状态时，它的控制量与被控量都稳定在某一定值。
当扰动破坏了平衡工况时，串级控制系统便开始了其控制过程。
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水箱流量控制系统
摘要：“控制”是一种很常见的概念，人们生后中也随处可见，事实上，自然界的万事万物都相互支配，相互制约。
随着生产和科学的发展，自动化技术出现了很大的飞跃，为了提高生产率，提高人们居住和工作环境的舒适度，自动化技术在各个领域得到了广泛的应用。
所谓的自动控制系统就是在无人直接参与的情况下，通过外加的设备或装置，使机器、设备或过程的某个工作状态或参数自动地按照预定的要求运行。
关键字：水箱流量、matlab 仿真、传递函数、自动控制 一、 设计目的
通过对水箱流量控制系统分析，加强对水箱流量控制系统的认识，并掌握超前串联校正设计的方法。
通过设计，加深自己对自动控制基本原理的理解，掌握自动控制理论基本原理及一般电学系统的自动控制方法，培养分析问题、解决问题的能力。
此外，使用Matlab 软件进行系统仿真，从而进一步掌握Matlab 的使用方法。
二、设计题目及要求
已知单位反馈水箱流量控制系统，系统的开环传递函数为
)
1001.0)(11.0()(0++=
s s s K
s G
要求：试用Bode 图设计法对系统进行超前串联校正设计，使系统满足： （1）系统在单位斜坡信号作用下，系统的稳态误差
0.001ss e ≤
（2）系统校正后，系统的相角裕量
4050γ≤≤
三、设计的主要流程
（1）手画出满足初始条件的最小K 值的系统的Bode 图，并计算出系统的剪切频率1
c ω和相角裕量0γ；
（2）在系统前向通道中插入一个相位超前校正网络，确定校正网络的传递函数)(s G ； （3）用Matlab 画出校正后的系统Bode 图，并标出开环剪切频率2c ω及对应的相角裕量γ；
（4）在Matlab 下，用simulink 进行动态仿真，在计算机上对人工设计系统进行仿真调试，使其满足技术要求；
四、设计理论指导
为了使系统满足一定的稳态和动态要求，对开环对数幅频区现有以下要求： 开环频率特性的低频段的要有一定的高度和斜率；
开环频率特性的中频段的斜率一般要求在20/dB dec -，并且具有一定的宽度； 开环频率特性的高频段采用迅速衰减的特性，以抑制不必要的高频干扰； 因此，用频域法设计控制系统的实质，就是在系统中加入频率特性形状合适的校正装置，
是开环系统的频率形状变成所期望的形状。
五、设计步骤：
（1）根据所要求的稳态性能指标，确定系统满足稳态性能要求的开环增益K 。
由要求（1）：系统在单位斜坡信号作用下，系统的稳态误差0.001ss e ≤。
我们可以得出：
001.011≤==
K
K e v
ss
我们知道
)
1001.0)(11.0(lim )()(lim 0
00
++==→→s s s K
s
s H s sG K s s v
通过以上两式求出1000≥K ， 因此取1000=K 。
（2）绘制1000=K 值下的系统的Bode 图，并求出系统的相角裕量o γ。
如图一所示
图一：未校正的对数幅频曲线
待校正系统开环传递函数
)
1001.0)(11.0(1000
)(0++=
s s s s G
上式是最小相位系统，只需画出其对数幅频特性，就可以求出系统的开环剪切频率1c ω。
由公式
)
(1801
)()(c c c j H j G ωϕγωω+==
)/(s rad
由已知条件知，系统为单位斜坡作用，得出1)(=c j H ω 由以上三式可求出未校正前1c ω对应的相角裕量0γ。
图二：未校正系统的Bode 图
由图二得待校正系统的开环剪切频率
1100/c rad s ω=
可算出待校正系统的相角裕量为
110001.0arctan 1.0arctan 90180c c ωωγ---=
7
.53.8490=--=
相角裕量偏小，这是因为待校正系统的对数幅频特性中频区的斜率是40/dB dec -，系统动态特性存在严重的衰减振荡，这就需要我们对该系统加以校正。
由于剪切频率远远低于
指标要求，故采用串联超前校正装置。
（3）确定为使相角裕量达到要求值，所需增的超前相角c ϕ。
c o ϕγγε=-+
ε在 5和 15之间，ε是考虑到校正装置影响剪切频率的位置而附加的相角裕量，未校正系统中频段的斜率为-40dB/dec ，故取该值。
可取 10=ε，则
4001050c ϕ=-+=
（4）令超前校正网络的最大超前相角m c ϕϕ=，求校正装置的参数α。
130.0sin 1sin 1=+-=
m
m ϕϕα
（5）确定未校正系统幅值为10lg α的频率m ω。
校正后系统的剪切频率2c m ωω=，校正网络的对数幅值
dB 86.8lg 10-=α
可计算出未校正系统在该处的频率，也可作为校正后的系统的剪切频率2c ω。
100
lg
40086.82c ω-=--
（6）下面计算校正网络的周期T 。
m ω是1T α和1
T
的几何中点，所以有 2
1
1*
m T
T
ωα=
m ω⇒=
令
s rad c m /3.1662==ωω
由以上各式子求出
2
.6010166
.01
===T
T m α
ω
s
rad T
T /5.4541
0022
.0==αα
（7）写出校正装置的传递函数。
校正装置的传递函数为
1
0.01661()1
0.00221
c Ts s G s Ts s α
α
α++==++
（8）为补偿超前校正网络造成的幅值衰减，附加一个放大器
α
1=c K 则校正后系统的传递函数为
c c K s G s G s G )()()(0=
1000(0.01661)
(0.11)(0.0011)(0.00221)
s s s s s +=+++
传递函数如图三所示
图三：校正后系统的传递函数
接下来做出校正后的系统Bode 图，如图四所示。
校正装置
被控对象
图四：校正后的系统的Bode 图
（9）检验系统的特性，校正后的相角裕量为：
2222
18090arctan 0.0166arctan 0.1arctan 0.001arctan 0.0022c c c c γωωωω=-+---
44=︒
由于
4050γ≤≤
校正后系统的性能指标满足要求。
由Matlab 画出校正后的Bode ，可以得到稳定性裕量的精确值s rad c /165=ω，44γ=。
与上面求的值基本保持一致。
由此可得，所选用的校正装置能够达到目的。
（10）在Simulink 仿真环境下对校正后的系统进行仿真，并与校正前比较。
加校正环节前后的仿真模型如图五所示。
其中校正前和校正后的单位阶跃响应曲线如图六、七所示。
图五：加校正环节前后的仿真模型
图六：校正前系统阶跃响应曲线
图七：校正后系统阶跃响应曲线
通过仿真曲线可以看出，校正前系统不稳定，单位阶跃响应振荡剧烈。
而校正后的系统的单位阶跃响应，其时域指标性能指标：无论是超调量还是调整时间都较小，故该校正装置能够很好的达到设计要求，可以取用。
六、设计小结
通过本次设计使我明白了当开环传递函数中频段对数幅频特性斜率为20/
dB dec
-，并具有足够的宽度时，系统的相角裕量将会增大，动态过程超调量才会下降，系统才会区域稳定。
这就要求我们在实际运行的控制系统中，使中频段对数幅频特性维持在20/
dB dec
-的斜率，并且具有一定的宽度。
这次设计让我了解了自动控制原理中校正系统的基本概念及其对系统设计的相关应用，学会了运用Matlab软件进行简单的系统校正。
这次设计使我深刻体会到了理论联系实际的重要性。
这就要求我们有相当厚实的理论基础，并能很好的运用到实际中去。
这次设计还让我明白了许多从前不知道的知识，培养了自己运用计算机进行实际操作的能力，熟悉了Matlab的基本操作功能，提高了自己分析问题、解决问题的能力。
参考文献
【1】谢克明. 自动控制原理(第2版). 北京：电子工业出版社. 2009
【2】李友善. 自动控制原理. 北京：国防工业出版社，1981
【3】胡寿松. 自动控制原理(第四版) 北京：科学出版社.2002
【4】谢克明. 现代控制理论基础，北京：北京工业大学出版社，2000
【5】吴麒.自动控原理。
北京清华大学出版社. 1990
【6】刘豹. 现代控制理论.2版. 北京：机械工业出版社，1988。