專利名稱：基于pid控制器的雙容串級液位系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種基于PID控制器的雙容串級液位系統(tǒng)。
背景技術：
液位是工業(yè)過程生產(chǎn)中經(jīng)常遇到的控制參數(shù)之一，對所需的控制對象進行精確的液位控制，關系到產(chǎn)品的質(zhì)量，是保障生產(chǎn)效果和安全的重要問題。因而，液位的控制具有重要的現(xiàn)實意義和廣泛的應用前景。控制理論經(jīng)歷了經(jīng)典控制理論、現(xiàn)代控制理論兩個發(fā)展階段，現(xiàn)在已進入了非線性智能控制理論發(fā)展時期。從控制理論解決的問題而論，很多重大的、根本的問題，如可控性、可觀測性、穩(wěn)定性等，在傳統(tǒng)控制中都建立了比較完善的理論體系。應用傳統(tǒng)控制理論基本能夠滿足工程技術及各種其它領域的需要。但是隨著工業(yè)和現(xiàn)代科學技術的發(fā)展，各個領域中自動控制系統(tǒng)對控制精度、響應速度、系統(tǒng)穩(wěn)定性與適應能力的要求也越來越高。自從上世紀80年代以來，電子計算機的快速更新?lián)Q代和計算技術的高速度發(fā)展，推動了控制理論研究的深入開展，并進入了新的一段歷程。隨著控制理論的迅速發(fā)展，出現(xiàn)了許多先進的控制算法。但是，以PID為原理的各種控制器仍是過程控制中不可或缺的基本控制單元。至今，PID控制算法在世界范圍內(nèi)80%以上的工業(yè)過程中被采用，PID控制技術已經(jīng)得到了很好的發(fā)展，研究者提出了許多控制系統(tǒng)設計方法和參數(shù)調(diào)整理論。這是因為PID控制具有結(jié)構(gòu)簡單、容易實現(xiàn)、控制效果好等特點，且PID算法原理簡明，參數(shù)物理意義明確，理論分析體系完整，為廣大控制工程師所熟悉。液位控制系統(tǒng)是以液位為被控參數(shù)的系統(tǒng)，它在工業(yè)中的各個領域被廣泛的涉及至IJ。在工業(yè)生產(chǎn)過程中，有很多地方需要對控制對象進行液位控制，使液位高精度地保持在給定的數(shù)值，如在建材行業(yè)中，玻璃窯爐液位的穩(wěn)定對窯爐的使用壽命和產(chǎn)品的質(zhì)量起著至關重要的作用。還有在工業(yè)生產(chǎn)中，尤其是石油、化工以及冶金生產(chǎn)中也會經(jīng)常遇到液位控制問題。因此，對所需的控制對象進行精確的液位控制，關系到控制目標的實現(xiàn)，是保障生產(chǎn)效果和安全的重要問題。I939 年，Taylor Instrument Company 和 Foxboro Instrument Company 制造出完全具有PID控制功能的氣動控制器。人們普遍認為PID應該被稱之為智能控制，因為它是基于生產(chǎn)操作人員的控制經(jīng)驗。發(fā)明者通過觀察認為，控制器應該象一個熟練的操作者那樣去控制，減少直至消除系統(tǒng)中出現(xiàn)的誤差。在當時PID控制面臨的有三個主要問題:(I)尋找一種簡單方法，能夠計算PID控制器的三個調(diào)節(jié)參數(shù)。(2)判斷生產(chǎn)過程是否可控。(3)PID控制器的操作不依賴于復雜易損的機械元件。理論研究主要集中在前兩個問題，1942年，給予部分解決。第二個問題是系統(tǒng)的可控性。第三個問題由于工業(yè)革命的飛速發(fā)展，今天的PID控制器基本使用電子元件和微處理器，已經(jīng)給予近乎完美的解決。PID控制器作為最早實用化的控制器已有近70年的歷史，現(xiàn)在仍然是應用最廣泛的工業(yè)控制器。究其原因，是因為PID控制器有以下主要特點=(I)PID控制器簡單易懂，使用中不需要特別精確的系統(tǒng)模型。(2)使用性靈活，只需設定三個參數(shù)即可。在很多情況下，并不一定需要全部三個單元，可以取其中的一到兩個單元。(3)PID參數(shù)較易整定，也就是PID參數(shù)可以根據(jù)過程的動態(tài)特性及時整定。如果過程的動態(tài)特性變化，例如可能由負載的變化引起系統(tǒng)動態(tài)特性變化，PID參數(shù)就可以重新整定。而階躍輸入響應曲線是PID控制效果最重要的依據(jù)和標準。一般認為階躍干擾是最嚴重的干擾，只要反饋控制系統(tǒng)能在此類干擾下在規(guī)定的時間內(nèi)能恢復到給定值，系統(tǒng)就是基本滿足要求的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術的缺點和不足，提供一種基于PID控制器的雙容串級液位系統(tǒng)，該基于PID控制器的雙容串級液位系統(tǒng)不僅具有良好的控制效果，且控制成本低，控制效果很好，具有較高的實用價值；且如果有擾動產(chǎn)生，中水箱所在的副回路可以快速的反應，消除擾動的作用，達到理想的控制效果。本發(fā)明的目的通過下述技術方案實現(xiàn):基于PID控制器的雙容串級液位系統(tǒng)，主要由中水箱、下水箱、與中水箱相連的副控制裝置、以及與下水箱相連的主控制裝置構(gòu)成，所述副控制裝置與主控制裝置均與同一個執(zhí)行器相連。所述副控制裝置主要由與中水箱相連的副壓力變送器、以及與副壓力變送器相連的副調(diào)節(jié)器構(gòu)成，所述副調(diào)節(jié)器與執(zhí)行器相連。所述主控制裝置主要由與下水箱相連的主壓力變送器、以及與主壓力變送器相連的主調(diào)節(jié)器構(gòu)成，所述主調(diào)節(jié)器與執(zhí)行器相連。綜上所述，本發(fā)明的有益效果是:不僅具有良好的控制效果，且控制成本低，控制效果很好，具有較高的實用價值；且如果有擾動產(chǎn)生，中水箱所在的副回路可以快速的反應，消除擾動的作用，達到理想的控制效果。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例，對本發(fā)明作進一步的詳細說明，但本發(fā)明的實施方式不僅限于此。實施例:如圖1所示，本發(fā)明涉及的基于PID控制器的雙容串級液位系統(tǒng)，主要由中水箱、下水箱、與中水箱相連的副控制裝置、以及與下水箱相連的主控制裝置構(gòu)成，所述副控制裝置與主控制裝置均與同一個執(zhí)行器相連。所述副控制裝置主要由與中水箱相連的副壓力變送器、以及與副壓力變送器相連的副調(diào)節(jié)器構(gòu)成，所述副調(diào)節(jié)器與執(zhí)行器相連。所述主控制裝置主要由與下水箱相連的主壓力變送器、以及與主壓力變送器相連的主調(diào)節(jié)器構(gòu)成，所述主調(diào)節(jié)器與執(zhí)行器相連。本發(fā)明的工作過程為:首先，調(diào)節(jié)好副調(diào)節(jié)器參數(shù)；然后，主壓力變送器檢測到下水箱中的液位，檢測到的信號傳送到主調(diào)節(jié)器；副壓力變送器檢測到中水箱中的液位，檢測到的信號傳送到副調(diào)節(jié)器；主調(diào)節(jié)器和副調(diào)節(jié)器根據(jù)送入的檢測信號以及實際需求，輸出調(diào)節(jié)指令至執(zhí)行器；執(zhí)行器根據(jù)指令調(diào)節(jié)進入下水箱和中水箱的水流大小，進而調(diào)節(jié)下水箱和中水箱的水位。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例，并非對本發(fā)明做任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術實質(zhì)，對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化，均落入本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.基于PID控制器的雙容串級液位系統(tǒng)，其特征在于，主要由中水箱、下水箱、與中水箱相連的副控制裝置、以及與下水箱相連的主控制裝置構(gòu)成，所述副控制裝置與主控制裝置均與同一個執(zhí)行器相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于PID控制器的雙容串級液位系統(tǒng)，其特征在于，所述副控制裝置主要由與中水箱相連的副壓力變送器、以及與副壓力變送器相連的副調(diào)節(jié)器構(gòu)成，所述副調(diào)節(jié)器與執(zhí)行器相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于PID控制器的雙容串級液位系統(tǒng)，其特征在于，所述主控制裝置主要由與下水箱相連的主壓力變送器、以及與主壓力變送器相連的主調(diào)節(jié)器構(gòu)成，所述主調(diào)節(jié)器與執(zhí)行器相連。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于PID控制器的雙容串級液位系統(tǒng)。該基于PID控制器的雙容串級液位系統(tǒng)主要由儲水箱(1)、設置在儲水箱(1)上方的下水箱(2)、設置在下水箱(2)上方的上水箱(3)構(gòu)成，所述儲水箱(1)、下水箱(2)、上水箱(3)之間互相連通，還包括電動控制閥(4)，所述儲水箱(1)、上水箱(3)均通過水管與電動控制閥(4)相連，且電動控制閥(4)與下水箱(2)和上水箱(3)之間的水管上還設置有控制裝置。本發(fā)明不僅具有良好的控制效果，且控制成本低，控制效果很好，具有較高的實用價值；且如果有擾動產(chǎn)生，中水箱所在的副回路可以快速的反應，消除擾動的作用，達到理想的控制效果。
文檔編號G05D9/12GK103105862SQ20111037527
公開日2013年5月15日 申請日期2011年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月14日
發(fā)明者蔣波 申請人:蔣波