1 / 6
文档名称:

基于解耦算法的双容水箱液位控制.pdf

格式:pdf   大小:515KB   页数:6页
下载后只包含 1 个 PDF 格式的文档,没有任何的图纸或源代码,查看文件列表

如果您已付费下载过本站文档,您可以点这里二次下载

分享

预览

基于解耦算法的双容水箱液位控制.pdf

上传人:1781111**** 2024/4/29 文件大小:515 KB

下载得到文件列表

基于解耦算法的双容水箱液位控制.pdf

相关文档

文档介绍

文档介绍:该【基于解耦算法的双容水箱液位控制 】是由【1781111****】上传分享,文档一共【6】页,该文档可以免费在线阅读,需要了解更多关于【基于解耦算法的双容水箱液位控制 】的内容,可以使用淘豆网的站内搜索功能,选择自己适合的文档,以下文字是截取该文章内的部分文字,如需要获得完整电子版,请下载此文档到您的设备,方便您编辑和打印。:..李宗帅;乔辉;王修岩【摘要】双容水箱的液位是典型的MIMO非线性耦合系统,针对液位控制,构建了基于ControlLogix的控制系统,解决液位控制问题;根据物料平衡原理建立了双容水箱的数学模型,并且在稳态工作点附近进行线性化,进一步依据解耦算法的原理,给出了双容水箱液位控制的解耦模型,,基于解耦算法的液位PID控制效果要好于单纯的PID控制.%Thedouble-tankliquidlevelcontrolisanon-line,,themodelofdouble-,thelinearizationofdouble-,thedecouplingmodelofdouble-tankwasgiven,.【期刊名称】《仪表技术与传感器》【年(卷),期】2012(000)001【总页数】3页(P94-96)【关键词】解耦控制;双容水箱;液位【作者】李宗帅;乔辉;王修岩:..,天津300300;中国民航大学航空自动化学院,天津300300;中国民航大学航空自动化学院,天津300300【正文语种】中文【中图分类】TP2730引言当前,在运动控制及过程控制的应用中,PID控制器以其简单、可靠、易于实现的特点,仍然占据绝大多数。然而,在多数工业过程当中,控制对象普遍存在着纯滞后的现象,采用常规的PID控制通常不易取得良好的控制效果,致使系统产生明显的超调量和较长的调节时间,滞后严重时,甚至会破坏系统的稳定性[1-3]。双容水箱的液位控制是具有纯滞后的非线性耦合系统,是过程控制中的一种典型的控制对象,直接采用PID控制参数不容易整定且控制效果不理想。解耦控制在理论上可以解决很多耦合问题,但是由于实际系统的复杂度不同,很多实际系统的解耦矩阵无法实现;但是双容水箱的液位控制系统解耦矩阵比较容易实现。文中针对双容水箱的液位控制问题,首先采用解耦算法实现系统的解耦,然后再对液位采用PID控制算法进行控制,实验结果验证了该方法的有效性。,双容水箱液位控制实验装置主要由几个部分组成:上水箱、下水箱、蓄水箱、2个压力传感器、2个流量传感器、2个水泵、2个变频器。变频器1控制水泵1从蓄水箱中抽水到上水箱中,上水箱底部有1个出水口直接通到下水箱,流量传感器1用于检测管道1的流量,通过上水箱底部的压力传感器来检测上水箱的液位;变频器2控制水泵2从蓄水箱中抽水到下水箱中,流量传感器2用于检:..2的流量,通过下水箱底部的压力传感器来检测下水箱的液位。在实验中,通过相应的变频器分别控制水泵1、水泵2实现上、下水箱液位的控制。从实验装置可见,上水箱的液位对下水箱的液位有明显的影响,即二者之间存在耦合,而且这种耦合具有非线性。,采用ControlLogix系统搭建网络型过程控制系统,选择Ethemet作为计算机编程和监控的网络、ControlLogix系统作为控制平台,上位机采用相应编程软件RSLogix5000编写控制程序。ControlLogix系统是一种功能强大的可编程控制器系统,在ControlLogix控制系统平台上,可以实现顺序控制、过程控制以及运动控制,可以实现网络通信、数据采集和监视控制。图2中,ControlLogix系统控制器选用1756-L61,通过以太网通信模块1756-ENBT实现与上位机的连接;1756-1F8为8通道单端模拟量输入模块,负责采集2路流量信号和2路液位信号;1756-OF8为8通道模拟量输出模块,负责输出2路模拟信号给变频器1和变频器2,用以控制水泵1和水泵2;1756-OD16为数字量输出模块,用来控制变频器的启停。[4-5]对于二输入二输出的耦合被控对象被控变量与控制操作量之间的关系可以表示为在这个系统中,只有上水箱影响下水箱,而下水箱对上水箱并无影响因此式(1)可以化简为:..(2)简记为为了消除2个控制回路之间的耦合作用,在操作变量与被控变量之间串连1个解耦补偿矩阵D(s),使得广义被控对象变为1个对角矩阵G^(s),计算方法如式(4)所示:因此可得:显然,解耦矩阵只与对象模型有关。经过这种变换,原耦合系统就被转化为若干个相互独立的单输入单输出系统,可以分别对各个回路完成控制器的设计。由于该系统为低维系统,并且G12(s)=0,这就使得D(s)的求解变得很简单。[6]依据物料平衡特性可得控制系统的动态平衡方程[6]:式中:h1、h2分别为上下水箱水位高度;u1、u2分别为加给变频器的电流;B1、B2分别为出水管道的截面积;g为重力加速度;k1、k2分别为管道流量与加到变频器上的电流之比。对式(6)在某一稳态工作点附件进行线性化处理,得到下列增量型线性方程[6-7]:因此可得:则可得::..:3实验验证该实验装置上、下水箱高60cm、长40cm、宽10cm,所有传感器的信号都是4~20mA,、,,,变频器调节频率范围0~。开始时上水箱水位高度给定为15cm、下水箱为20cm,由图3(a)实验曲线可知,响应效果良好,上水箱稍微有些超调,但其快速性要好于下水箱液位。之后研究水箱液位给定变化的响应情况,当水箱液位稳定后,改变上、下水箱液位给定值,如图3(b)所示,中间一段有明显的液位变化,并很快达到稳定状态;最后测试液位下降的跟踪性能,上、(b)可见,液位很快到达10cm的水平,调节过程较快。4结束语文中针对双容水箱液位控制系统,进行了解耦控制研究,并将研究结果在实际系统中进行了实验验证,实验结果表明控制效果良好,稳定性、快速性都很好。因此解耦控制在易于实现的耦合控制系统中,对系统解耦之后再结合PID控制能够取得满意的控制效果,具有较大的应用价值。参考文献:[1]郑伟建,夏扬,,2009,26(l0):190-192.[2],2009,14(3):52-54.[3],2009(6):42:..43.[4]:***出版社,2000.[5]张嗣瀛,:清华大学出版社,2006.[6]罗雄麟,宋浩,,2009,36(6):34-36.[7]:科学出版社,2001.