容器液位控制系统的设计.pdf

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2005 年 11 月化学工业与工程第 22 卷增刊
Nov. 2005 CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING Vol. 22 Supplement
文章编号:1004 - 9533 (2005) 增刊- 0030 - 04
容器液位控制系统的设计
高红,陈旭,王永锋
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(天津大学化工学院,天津 300072)
摘要:本文在 TDGK 1 过程控制综合实验台的基础上利用工控组态软件 MCGS 研究开发了一套液位
控制软件,包括普通 PID 控制、抗积分饱和控制、不完全微分控制和增量式算法控制四个控制原理
不同的试验。实验以化工生产中常见的液位作为被控变量,以水为循环介质,构成液位控制系统。
在实验台的自动控制系统中,采用了 PID 控制方案,由工控软件 MCGS 将这些控制方案通过计算机
进行实施,最后将控制结果通过计算机显示出来。
关键词:MCGS ;PID 控制;被控变量;积分饱和;不完全微分
Design of a Liquid Level Control System of Vessel
GAO Hong , CHEN Xu , WANG Yong feng
(School of Chemical Engineering and Technology , Tianjin University , Tianjin 300072 , China)
分(Derivative) 进行控制的调节器(简称 PID 调节
1 引言器) ,是连续系统中技术成熟,应用最为广泛的一种
调节器[3 ] 。它的结构简单,参数易于调整。实际运
当今过程控制已成为工业领域中非常普遍和
, 行经验及理论分析证明,运用 PID 调节器在对相当
重要的生产模式。过程控制是指对连续性工业生产多的工业对象进行控制时能够取得满意的效果。随
过程四个物理量(液位、流量、压力、温度) 进行自动着计算机技术的发展,PID 数字控制器得到了越来
[1、2 ]
调节控制。其中 PID 控制作为一种经典的控制越广泛的应用。
理论,在控制领域占有十分重要的地位。本文在 2 1 位置式 PID 控制算法
k
TDGK 1 过程控制综合实验台的基础上利用工控组 Kp T
u ( k) = Kp e ( k) + ∑e ( j) +
态软件 MCGS 研究开发了一套液位控制软件,包括 Tl j = 0
普通 PID 控制、抗积分饱和控制、不完全微分控制和 Kp TD
[ e ( k) - e ( k - 1) ] (1)
增量式算法控制四个控制原理不同的试验。试验以 T
化工生产中常见的液位为被控变量,以水为循环介式中: u ( k) 为调节器的输出信号; T 为采样周期; e
质,构成液位控制系统。该系统可以形象地展示控( k) 为系统第 k 次采样时刻的偏差值; e ( k - 1) 为系
制过程的全貌,学生可以自己动手进行调试,有助于统第 k - 1 次采样时刻的偏差值; k 为采样序号, k
培养学生的独创精神和动手能力。容器液位控制系= 0 ,1 ,2 ⋯n ; Kp 为比例系数; Tl 为积分时间常数;