计算机控制技术课程设计专 业： 自动化 班 级： 动 201xxx 姓 名： xxx 学 号： 2025xxxxxx 指导老师： xx x 兰州交通大学自动化与电气工程学院2025 年 07 月 15 日评语：考勤 10 分守纪 10 分过程 30 分设计报告 30 分答辩 20 分 总成绩(100 分)水箱液位控制系统设计1 设计目的通过课程设计使学生掌握如何应用微型计算机结合自动控制理论中的各种控制算法构成一个完整的闭环控制系统的原理和方法；掌握工业控制中典型闭环控制系统的硬件部分的构成、工作原理及其设计方法；掌握控制系统中典型算法的程序设计方法；掌握测控对象参数检测方法、变送器的功能、执行器和调节阀的功能、过程控制仪表的 PID 控制参数整定方法，进一步加强对课堂理论知识的理解与综合应用能力，进而提高解决实际工程问题的能力。2 设计规定 设计双容水箱液位控制系统，由水泵 1、2 分别通过支路 1、2 向上水箱注水，在支路一中设立调节阀，为保持下水箱液位恒定，支路二则通过变频器对下水箱液位施加干扰。设计串级控制系统以维持下水箱液位的恒定，双容水箱液位控制系统示意图如下图 1 所示。图 1 双容水箱液位控制系统示意图3 设计方法为保持水箱液位的稳定，设计中采纳闭环系统，将下水箱液位信号经水位检测器送至控制器（PID），控制器将实际水位与设定值相比较，产生输出信号作用于执行器（控制阀），从而改变流量调节水位。当对象是单水箱时，通过不断调整 PID 参数，单闭环控制系统理论上可以达成比较好的效果，系统也将有较好的抗干扰能力。该设计对象属于双水箱系统，整个对象控制通道相对较长，假如采纳单闭环控制系统，当上水箱有干扰时，此干扰通过控制通路传递到下水箱，会有很大的延迟，进而使控制器响应滞后，影响控制效果，在实际生产中，假如干扰频繁出现，无论如何调整 PID 参数，都将无法得到满意的效果。考虑到串级控制可以使某些重要干扰提前被发现，及早控制，在内环引入负反馈，检测上水箱液位，将液位信号送至副控制器，然后直接作用于控制阀，以此得到较好的控制效果。4 设计方案及原理3.1 系统功能介绍整个过程控制系统由控制器，执行器，测量变送，被控对象组成，在本次控制系统中控制器为单片机，采纳算法为 PID 控制规律，执行器为电磁阀，采样采纳 A/D 芯片,测量变送器为 A，被控对象为流量 B。整个控制过程，当系统受到扰动作用后，被控变量（液位）发生变化，通过检测变送仪...
