專(zhuān)利名稱(chēng)：基于雙容串級(jí)液位系統(tǒng)的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于雙容串級(jí)液位系統(tǒng)的控制方法。
背景技術(shù)：
液位是工業(yè)過(guò)程生產(chǎn)中經(jīng)常遇到的控制參數(shù)之一，對(duì)所需的控制對(duì)象進(jìn)行精確的液位控制，關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量，是保障生產(chǎn)效果和安全的重要問(wèn)題。因而，液位的控制具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和廣泛的應(yīng)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(gè)發(fā)展階段，現(xiàn)在已進(jìn)入了非線性智能控制理論發(fā)展時(shí)期。從控制理論解決的問(wèn)題而論，很多重大的、根本的問(wèn)題，如可控性、可觀測(cè)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(yīng)用傳統(tǒng)控制理論基本能夠滿(mǎn)足工程技術(shù)及各種其它領(lǐng)域的需要。但是隨著工業(yè)和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各個(gè)領(lǐng)域中自動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)控制精度、響應(yīng)速度、系統(tǒng)穩(wěn)定性與適應(yīng)能力的要求也越來(lái)越高。自從上世紀(jì)80年代以來(lái)，電子計(jì)算機(jī)的快速更新?lián)Q代和計(jì)算技術(shù)的高速度發(fā)展，推動(dòng)了控制理論研究的深入開(kāi)展，并進(jìn)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(jìn)的控制算法。但是，以PID為原理的各種控制器仍是過(guò)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(guò)程中被采用，PID控制技術(shù)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(shè)計(jì)方法和參數(shù)調(diào)整理論。這是因?yàn)镻ID控制具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易實(shí)現(xiàn)、控制效果好等特點(diǎn)，且PID算法原理簡(jiǎn)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(gè)領(lǐng)域被廣泛的涉及至IJ。在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，有很多地方需要對(duì)控制對(duì)象進(jìn)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(duì)窯爐的使用壽命和產(chǎn)品的質(zhì)量起著至關(guān)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(huì)經(jīng)常遇到液位控制問(wèn)題。因此，對(duì)所需的控制對(duì)象進(jìn)行精確的液位控制，關(guān)系到控制目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，是保障生產(chǎn)效果和安全的重要問(wèn)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(dòng)控制器。人們普遍認(rèn)為PID應(yīng)該被稱(chēng)之為智能控制，因?yàn)樗腔谏a(chǎn)操作人員的控制經(jīng)驗(yàn)。發(fā)明者通過(guò)觀察認(rèn)為，控制器應(yīng)該象一個(gè)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(dāng)時(shí)PID控制面臨的有三個(gè)主要問(wèn)題:(I)尋找一種簡(jiǎn)單方法，能夠計(jì)算PID控制器的三個(gè)調(diào)節(jié)參數(shù)。(2)判斷生產(chǎn)過(guò)程是否可控。(3)PID控制器的操作不依賴(lài)于復(fù)雜易損的機(jī)械元件。理論研究主要集中在前兩個(gè)問(wèn)題，1942年，給予部分解決。第二個(gè)問(wèn)題是系統(tǒng)的可控性。第三個(gè)問(wèn)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(shí)用化的控制器已有近70年的歷史，現(xiàn)在仍然是應(yīng)用最廣泛的工業(yè)控制器。究其原因，是因?yàn)镻ID控制器有以下主要特點(diǎn)=(I)PID控制器簡(jiǎn)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(shè)定三個(gè)參數(shù)即可。在很多情況下，并不一定需要全部三個(gè)單元，可以取其中的一到兩個(gè)單元。(3)PID參數(shù)較易整定，也就是PID參數(shù)可以根據(jù)過(guò)程的動(dòng)態(tài)特性及時(shí)整定。如果過(guò)程的動(dòng)態(tài)特性變化，例如可能由負(fù)載的變化引起系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性變化，PID參數(shù)就可以重新整定。而階躍輸入響應(yīng)曲線是PID控制效果最重要的依據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)。一般認(rèn)為階躍干擾是最嚴(yán)重的干擾，只要反饋控制系統(tǒng)能在此類(lèi)干擾下在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)能恢復(fù)到給定值，系統(tǒng)就是基本滿(mǎn)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(shù)的缺點(diǎn)和不足，提供一種基于雙容串級(jí)液位系統(tǒng)的控制方法，該基于雙容串級(jí)液位系統(tǒng)的控制方法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(shí)用價(jià)值；且如果有擾動(dòng)產(chǎn)生，中水箱所在的副回路可以快速的反應(yīng)，消除擾動(dòng)的作用，達(dá)到理想的控制效果。本發(fā)明的目的通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):基于雙容串級(jí)液位系統(tǒng)的控制方法，包括以下步驟:(a)首先，下水壓力變送器檢測(cè)到下水箱中的液位，上水壓力變送器檢測(cè)到上水箱中的液位，并分別將檢測(cè)到的信號(hào)傳送到控制器中；(b)然后，控制器根據(jù)送入的檢測(cè)信號(hào)以及實(shí)際需求，輸出調(diào)節(jié)指令至電動(dòng)控制閥；(C)電動(dòng)控制閥根據(jù)控制器輸出的指令調(diào)節(jié)其開(kāi)度，從而調(diào)節(jié)進(jìn)入下水箱、上水箱的水流大小，進(jìn)而調(diào)節(jié)下水箱、上水箱中的水位。通過(guò)磁力泵抽取儲(chǔ)水箱中的水至下水箱和上水箱。當(dāng)有擾動(dòng)產(chǎn)生，上水箱所在的回路進(jìn)行快速反應(yīng)，消除擾動(dòng)的作用，達(dá)到理想的控制效果。本發(fā)明所用的雙容串級(jí)液位系統(tǒng)，主要由儲(chǔ)水箱、設(shè)置在儲(chǔ)水箱上方的下水箱、設(shè)置在下水箱上方的上水箱構(gòu)成，所述儲(chǔ)水箱、下水箱、上水箱之間互相連通，還包括電動(dòng)控制閥，所述儲(chǔ)水箱、上水箱均通過(guò)水管與電動(dòng)控制閥相連，且電動(dòng)控制閥與下水箱和上水箱之間的水管上還設(shè)置有控制裝置。所述儲(chǔ)水箱與電動(dòng)控制閥之間的水管上設(shè)置有磁力泵。所述儲(chǔ)水箱與下水箱之間、下水箱與上水箱之間均設(shè)置有手動(dòng)閥。所述控制裝置主要由與下水箱相連的下水壓力變送器、與上水箱相連的上水壓力變送器、以及與下水壓力變送器和上水壓力變送器均相連的控制器構(gòu)成，所述控制器與電動(dòng)控制閥相連。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(shí)用價(jià)值；且如果有擾動(dòng)產(chǎn)生，中水箱所在的副回路可以快速的反應(yīng)，消除擾動(dòng)的作用，達(dá)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(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不僅限于此。實(shí)施例:本發(fā)明涉及的基于雙容串級(jí)液位系統(tǒng)的控制方法，包括以下步驟:(a)首先，下水壓力變送器5檢測(cè)到下水箱2中的液位，上水壓力變送器6檢測(cè)到上水箱3中的液位，并分別將檢測(cè)到的信號(hào)傳送到控制器7中；(b)然后，控制器7根據(jù)送入的檢測(cè)信號(hào)以及實(shí)際需求，輸出調(diào)節(jié)指令至電動(dòng)控制閥4 ；(c)電動(dòng)控制閥4根據(jù)控制器7輸出的指令調(diào)節(jié)其開(kāi)度，從而調(diào)節(jié)進(jìn)入下水箱2、上水箱3的水流大小，進(jìn)而調(diào)節(jié)下水箱2、上水箱3中的水位。通過(guò)磁力泵8抽取儲(chǔ)水箱I中的水至下水箱2和上水箱3。當(dāng)有擾動(dòng)產(chǎn)生，上水箱3所在的回路進(jìn)行快速反應(yīng)，消除擾動(dòng)的作用，達(dá)到理想的控制效果。本發(fā)明所用的系統(tǒng)如圖1所示，主要由儲(chǔ)水箱1、設(shè)置在儲(chǔ)水箱I上方的下水箱2、設(shè)置在下水箱2上方的上水箱3構(gòu)成，所述儲(chǔ)水箱1、下水箱2、上水箱3之間互相連通，還包括電動(dòng)控制閥4，所述儲(chǔ)水箱1、上水箱3均通過(guò)水管與電動(dòng)控制閥4相連，且電動(dòng)控制閥4與下水箱2和上水箱3之間的水管上還設(shè)置有控制裝置。所述儲(chǔ)水箱I與電動(dòng)控制閥4之間的水管上設(shè)置有磁力泵8。所述儲(chǔ)水箱I與下水箱2之間、下水箱2與上水箱3之間均設(shè)置有手動(dòng)閥9。 所述控制裝置主要由與下水箱2相連的下水壓力變送器5、與上水箱3相連的上水壓力變送器6、以及與下水壓力變送器5和上水壓力變送器6均相連的控制器7構(gòu)成，所述控制器7與電動(dòng)控制閥4相連。電動(dòng)控制閥4用于調(diào)節(jié)上水箱3的進(jìn)水量的大小，下水壓力變送器5用于檢測(cè)下水箱2中的液位，上水壓力變送器6用于檢測(cè)上水箱3中液位，控制器7的輸出量用于控制電動(dòng)控制閥4的開(kāi)度。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對(duì)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(shù)實(shí)質(zhì)，對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化，均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.基于雙容串級(jí)液位系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，包括以下步驟: (a)首先，下水壓力變送器(5)檢測(cè)到下水箱(2)中的液位，上水壓力變送器(6)檢測(cè)到上水箱(3)中的液位，并分別將檢測(cè)到的信號(hào)傳送到控制器(7)中； (b)然后，控制器(7)根據(jù)送入的檢測(cè)信號(hào)以及實(shí)際需求，輸出調(diào)節(jié)指令至電動(dòng)控制閥(4)； (c)電動(dòng)控制閥(4)根據(jù)控制器(7)輸出的指令調(diào)節(jié)其開(kāi)度，從而調(diào)節(jié)進(jìn)入下水箱(2)、上水箱(3)的水流大小，進(jìn)而調(diào)節(jié)下水箱(2)、上水箱(3)中的水位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙容串級(jí)液位系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，通過(guò)磁力泵(8)抽取儲(chǔ)水箱(I)中的水至下水箱(2)和上水箱(3)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙容串級(jí)液位系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，當(dāng)有擾動(dòng)產(chǎn)生，上水箱(3)所在的回路進(jìn)行快速反應(yīng)，消除擾動(dòng)的作用，達(dá)到理想的控制效果。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于雙容串級(jí)液位系統(tǒng)的控制方法，包括(a)下水壓力變送器(5)檢測(cè)到下水箱(2)中的液位，上水壓力變送器(6)檢測(cè)到上水箱(3)中的液位，并分別將檢測(cè)到的信號(hào)傳送到控制器(7)中；(b)控制器(7)根據(jù)送入的檢測(cè)信號(hào)以及實(shí)際需求，輸出調(diào)節(jié)指令至電動(dòng)控制閥(4)；(c)電動(dòng)控制閥(4)根據(jù)控制器(7)輸出的指令調(diào)節(jié)其開(kāi)度，從而調(diào)節(jié)進(jìn)入下水箱(2)、上水箱(3)的水流大小，進(jìn)而調(diào)節(jié)下水箱(2)、上水箱(3)中的水位。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(shí)用價(jià)值；且如果有擾動(dòng)產(chǎn)生，中水箱所在的副回路可以快速的反應(yīng)，消除擾動(dòng)的作用，達(dá)到理想的控制效果。
文檔編號(hào)G05D9/12GK103105868SQ201110385038
公開(kāi)日2013年5月15日 申請(qǐng)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(qǐng)人:蔣波