基于MATLAB三容水箱液位控制系统
计算机技术+沈瑞清+12011112262
通过对三容水箱的液位定值控制来说明SIMULINK在自动控制系统中 本文
的应用。
三容水箱是由上、中、下三只水箱串联作为被控对象，下水箱的液位高度为系统的被控制量。要求下水箱的液位稳定至给定量。完成系统的建模;分为以下几步:
1) 建立单容水箱的数学模型:
图1 单容水箱模型
先从下水箱着手建立模型，并对偏离某一平衡状态设置:设下水箱进水量变
化:^Q1，出水量变化:^Q2，水位变化为:^h，水箱截面积:A，存在以下
关系式:^Q1—^Q2=A (dh /dt) (1)
由流体力学可知，流体在紊流情况下，液位与流量成非线性关系。为简
化起见，经线性化处理，可近似认为与h成正比，与阻力R成反比，即:
^Q2=^h/R (2)将(1)(2)两式经拉氏变换并消去中间变量Q2，可得到
单容水箱的数学模型为H(s)/Q1(s)=K/(TS+1)
式中T为水箱时间常数，T=RC,C为水箱容量系数，K=R，为放大系数。
2) 建立三容水箱的数学模型
根据要求，分别设T1=0.6,K1=1,T2=0.6,K2=1.5T3=1,K3=2 建立模型如
1
图2 三容水箱模型
3) 分别运用P、PI、PID三种控制
方案
气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载
对系统进行SIMULINK仿真
图3，图4和图5分别是对系统进行P、PI、PID三种控制的三种SIMULINK
仿真图，具体的参数如图所示，我们学生可以根据控制的需要对上述参数进
行修改。最后，利用示波器进行仿真。
控制器的类型 Kp Ki Kd
P 2.85*0.5 0 0
PI 2.85*0.45 1.2*2.85*0.45/2.5 0
PID 2.85*0.6 2.85*0.6/(0.5*2.5) 0.125*2.5*2.85*0.6
图3 P控制SIMULINK仿真
2
图4 PI控制SIMULINK仿真
图5 PID控制SIMULINK仿真
, 结果分析
图6 P控制SIMULINK仿真结果
3
图7 PI控制SIMULINK仿真结果
图8 PI控制SIMULINK仿真结果
上述仿真结果快速，准确。图6，图7，图8分别为P、PI、PID三种控制的结果。从图中可以看出，PID控制具有超调量小，调节时间短，保持了较好的动态性能与稳态性能。
通过SIMULINK建立系统仿真模型，选择仿真菜单及参数设置启动仿真过程，用示波器观察系统的仿真效果，了解到对同一对象采用不同的控制方案，控制结果会有差别。SIMULINK中，可以方便的对控制参数进行修改，提高了我们学生思考问题的积极性，争取用最优的方案对系统进行控制，如:超调量小，过渡时间短，系统不稳定等。
4
, 结论
通过对三容水箱液位控制系统的建立，不仅学会如何将现实问题抽象化为数学模型，进行更加深入的扩展与研究，提高了自己学习的兴趣与积极性，而且对自动控制理论的应用有了更加深刻的认识，为将来走上工作岗位学以致用，用SIMULINK解决更多的实际问题奠定了很好的基础。
通过这次小
论文
政研论文下载论文大学下载论文大学下载关于长拳的论文浙大论文封面下载
的写作，加强了我的动手、思考解决问题和搜索查找有用信的能力。也加深了对MATLAB知识的理解。让我深层领会到了MATLAB的息
强大的功能。
5
浙公网安备 33021202002483