matlab基于解耦算法的水箱控制系统设计

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摘要：本次设计是针对温度与水位的控制，在一套系统中同时解决多个控制变量之间互相的干扰，又使多个变量同时处于规定的要求值内。因此在本次毕业设计中设计了基于解耦算法的三容水箱其中的温度与液位解耦系统实验,其中用到磁力泵，变频器作为控制器，温度与水位则是被控变量，有效控制冷水的进水速度与热水的进水速度这两个控制变量。建立了三容水箱系统的数学模型,在matlab中进行了仿真。并以此为基础利用解耦原理设计了解耦控制器,并对实际的三容水箱中的上水箱的温度与液位进行了解耦控制,最后通过实验得到解耦曲线图，实验结论表明解耦控制能够有效地控制两种互相干扰的变量。57461

毕业论文关键词: 三容水箱，液位控制，解耦算法

Water tank control system based on decoupling algorithm

Abstract：The design is to control the temperature and water level, in a set of systems to solve the multiple control variables at the same time the interference between each other, so that the number of variables at the same time within the required value. So in this graduation design is designed based on the decoupling algorithm of three tank water the temperature and level decoupling system experiment, which uses magnetic pump, frequency converter as controller, temperature and water level is controlled variable, the effective control of the cold water inlet velocity and the hot water inlet velocity of the two control variables. The mathematical model of the three tank system is established, and the simulation is carried out in MATLAB. And thus is based on using decoupling control theory is applied to design a decoupling controller, and decoupling control of actual three tank water tank of the water tank temperature and liquid level, finally, decoupling curves are obtained through the experiment, the experimental results show that decoupling control can effectively control the two interference variables.

Key words：Three tank water tank, liquid level control, decoupling algorithm

1.绪论1

1.1课题的提出与意义1

1.2解耦控制的发展概况与未来的发展趋势1

1.3论文的主要研究内容4

2.基于解耦算法的水箱控制系统设计以及仿真5

2.1MATLAB\Simulink简介5

2.2解耦控制系统6

2.3控制系统设计9

2.3.1确定控制器参数9

2.3.2选择参数10

2.4仿真调试12

3.基于解耦算法的水箱控制系统实验13

3.1 实验平台简介13

3.2 实验操作15

3.3 实验结果及比较17

4.总结与展望19

致谢21

参考文献22

1.绪论

1.1 课题的提出与意义

随着科学技术的发展,工业生产过程中的自动控制已经成为一门重要的内容，在日常生活及工业控制方面得到了广泛的应用，然而在设计控制系统时并不简单，首先要对系统要求进行分析并且建模，通过对水位、温度控制的设计，制作、了解信息采集测试、校准、控制及通信的全过程，提高在电子工程设计和实际操作方面的运用能力。

培养研发能力，通过对工业生产的控制设计，掌握在给定条件和要求的情况下，如何达到经济实用的方法，巧妙合理地去设计工程系统中的某一部分程序，并将其运动到实际工业体系中。

针对要求做的模型,做相应的分析,继而设计相应的控制系统,最后对系统的稳定性等各项性能进行分析。

1.2解耦控制的发展概况与未来的发展趋势

在人们生活中以及工业生产过程中常常会有类似水箱的控制问题，常见的例如饮料的制作过程中的进出量、食品加工，居民生活用水的供应，溶液在质量要求下的过滤，化工生产等类似行业的生产加工过程，往往要使用蓄液池。蓄液池中的液位与温度需要维持合适的可控量内，太满容易溢出造成浪费，太少就无法满足需求，温度太高对容器会有损伤，温度太低不能满足用户要求。