液位控制系统的研究
基于组态软件的液位单回路控制系统研究
１ 液 位 控制 系统 硬 件设 计
出的字 符 。 报 警指 示 即液 面低 干 １ ０ ｃ ｍ时， 示区别。 窗 口右 下 方 增 加 显 示 为 “ 退 出” 标 指示灯为绿色， 当液 面超 出１ ０ ｃ ｉ ｎ 时， 用 途 签 。
是 红 色 图符 可 见 ， 即 ２ ． ３ 控 制程 序编 写 （ 图１ ） 这 是 一 个单 回路 反馈控 制 系统 ， 可 见 度变 化 实 现 闪烁 ， 依 据 控 制 要求 ， 控 制 策 略 可以 设 置 成 ６ 它 的 控 制 任 务 是 使 水 箱 液位 等于 给 定 值 所 指 示 灯 为 红 绿 交 替 。 在窗Ｖ １ 的 右上 方 ， 插 入 其 中两个 标 签 显 示字 符 “ 控 制 方 个 用户策 略 ， 其 中控 制 算 法 均为 脚本 程 序 策 要 求 的高 值 ； 并 设 法 减 小 或消 除 干 扰 ， 这 种 三 个标 签， 影 响 主要 来 自系统 内 部或 外部 （ 电 机运 行 参 式 ” 和“ 控 制 算 法”， 另 一 个 用来 显 示 控 制 略 。 手动 和 自动 ） ， 插入一 个 下拉 框 ， 用来 其 中在 工 程 运 行 时 ， 若执 行该 策略， 数、 仪 表指示误差 等等） 。 当一 个 单 回路 系 方式 （ 打 开 显 示 控 制 方 式 则 组 对 象 包 含 的数 据 被 保 存 在 Ｓ ａ ｖ ｅ Ｄａ ｔ ａ ． 统设 计安装就绪 之后， 控 制 质 量 的 好 坏 与 提 供 控 制 算 法 的 选择 。 允 许字 符 颜 色 、 显 示 输 出和 按 Ｄ Ａ Ｔ中。 控制器参 数的选择 有着很大的关系。 合 适 的标 签 属 性 ， 的控制参数， 可 以带 来满 意的 控 制 效 果 。 反 钮 输 入 连 接 。 设 置 默 认算 法 为Ｐ １ Ｄ算 法 （ 标 ２ ． ４ 设 备 组态 Ｉ Ｄ） ， 将 选 中 的算 法 名 称 作 为 字符 型数 进 入 设 备 窗 口， 进 行 设 备组 态 。 打 开 设 之， 控 制 器 参数 选择 得 不 合 适 ， 则会 导 致 控 准 Ｐ 制 质 量 变坏 ， 甚 至 会使 系 统 不能 正 常工作 。 据 对象 “ 控 制 算 法 ”的值 ， 下 拉 框 中包 括 的 备 工 具 箱 在 设 备窗 口管 理 选 择 通 用 设 备 中
液位控制系统研究与设计
液位控制系统的 设计
设计目标与要求
响应速度：提高系统对液位 变化的响应速度
稳定性：保证系统在长时间 运行中的稳定性
准确性：确保液位测量的准 确性
易操作性：设计易于操作和 维护的系统界面
安全性：确保系统在运行过 程中的安全性
成本控制：在满足设计要求的 前提下，尽量降低系统成本
设计方案选择与比较
液位设定值：设定液位控制的目标值
液位偏差：实际液位与设定值之间的差值
液位控制精度：液位控制系统的准确性和稳 定性
液位控制系统的 研究现状
国内外研究现状
国外研究现状： 液位控制系统在 欧美等发达国家 已经广泛应用， 技术成熟，产品 种类丰富，市场
占有率高。
国内研究现状： 液位控制系统在 国内起步较晚， 技术水平相对较 低，产品种类较 少，市场占有率
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控制算法：自适应、鲁棒性、实时 性
应用领域：工业、农业、环保、医 疗等
现有液位控制系统的优缺点
优点：能够实 时监测和控制 液位，提高生 产效率和准确
性
缺点：存在一 定的误差，可 能导致液位控
制不准确
优点：具有较 高的稳定性和 可靠性，能够 适应各种工作
环境
缺点：成本较 高，维护和维
较低。
研究热点：液位 控制系统的研究 热点主要集中在 传感器技术、控 制算法、系统集
成等方面。
发展趋势：随着 物联网、大数据、 人工智能等技术 的发展，液位控 制系统将向智能 化、网络化、集 成化方向发展。
研究热点和难点
传感器技术：高精度、高稳定性、 长寿命
系统集成：模块化、标准化、智能 化
添加标题
水箱液位控制系统的设计与研究
其 中 ，液 位 控 制 技 术 在 国 民 生 活 、生 产 中发 挥 了
重 要 作 用 ，如 民 用 水 塔 供 水 ，精 馏 塔 液 位 控 制 ，
锅 炉 气泡液 位控制 等 。液位控 制 的准确 度与精 度都 直接 或 间接 地影 响着 生产 、生活 的质量 与安全 。为
了保 证安全 、合理 高效 生产 ，急需 开展 先进 的液位 控制 方法和 策略 的研 究 和开发 。 水 箱 液位 控 制 系统 是设 计 和开 发先 进 液 位 控
（． １ 沈阳建筑大学 信息与控制工程学院 ，沈阳 １ ０ ６ １ １ ８；２ 中国科学 院 沈阳 自动化研 究所 ，沈阳 １ ０ １ ） ． １ ０ ６
摘
要 ：液位控 制技术广泛应 用于国 民生产 中。随着过程 控制技术的 日益 成熟 、生产线 的更新 、生产 设备成 本的降低等 。需要研究和开发 更为优化的 先进 控制策略 。文章基于Ｎ Ｓ ０ ０ Ｃ ４ ０ 网络化控 制 系统设计 了的多容 水箱实验 平台 ，通过 研究液 位控制 系统的数 学建模 及ＰＤ Ｉ控制 器参数整 定 ，使 该液位控制系 统达到控制要 求。该系统可 以通过直观有 效的实验过程 ，为工程技术人 员研 究和开发更为优 化的控制策 略提供有效的实验 平台。
务ｌ 訇 似
水箱液位控制 系统 的设计 与研究
Ｃｉ ｔ ｎ Ｉ ｖｅＩｃｏｎｔ ｏｌｓ ｓ ｅｒ ｅ ｒ ｙｓｔ ｅｍ ｄｅｓｉ ｇｎ ａｎｄ ｒ ｅｓｅａｒ ｃｈ
杨
旭’ 周 ，
悦 ‘ 广平 ，于
Ｙ ＡＮＧ Ｘｕ ， 。ＺＨＯＵ Ｙｕ 。 ｕ ｎ — ｉｇ 。 ｅ。ＹＵ Ｇ ａ ｇ ｐ ｎ
数 控 制 为 一 体 的 ，主 要 由水 箱 主 体 、电 气 控 制单 元 、执 行 器 、检 测元 件 、 阀 门 和水 泵 等 几 部 分组 成 ，如 图 １所示 。 １ ）水 箱 主体 ：水 箱 主体 包 括 盛 水 容器 、回 收 水 槽 及 连 接 各 个 水 箱 的 管 道 。盛 水 容 器 是 用 来 盛 装 液 体 的 ，密 封 性 好 ；回收 水 槽 用 来 收 集 水 箱 流 出来 的水 ，系统 启 动 后水 槽 里 的水 通 过 安 装 在 其
液位控制系统的研究与设计
液位控制系统的研究与设计目录摘要 (1)关键词 (1)Abstract (1)Key words (1)引言 (2)1 绪论 (2)1.1 课题背景与研究意义 (2)1.2 国内外研究现状与发展 (3)1.3 本课题主要研究内容 (4)2 水箱液位控制系统的模型分析 (4)2.1 水箱液位问题分析 (4)2.2 水箱液位控制系统的原理框图 (5)2.3 水箱液位控制系统的数学模型 (6)确定过程的输入变量和输出变量 (6)建立数学模型 (6)求液位控制系统微分方程式 (7)误差性能分析 (7)3 基于单片机的水箱液位控制系统设计 (8)3.1 核心芯片8051 (9)3.2 系统的硬件设计 (10)液位传感器的设计 (11)转换器的选择 (12)液位的调节及控制部分 (13)显示及报警部分 (13)电机控制模块软件设计 (14)3.3 系统的软件设计 (14)软件设计流程图 (14)系统软件编译开发环境 (15)显示与A/D转换的数据处理 (15)3.4 系统主程序 (17)3.5 基于单片机的水位控制系统的抗干扰措施 (17)硬件抗干扰电路的设计 (17)软件抗干扰的设计 (17)3.6 结论 (18)参考文献 (19)附录 (20)致谢 (23)液位控制系统的研究与设计自动化专业学生XXX指导教师XXX摘要：液位智能监控系统是现在生产生活中必不可少的部件，对液位的测量和控制效果直接影响到产品的质量，而且也关系着生产的安全。
在过去，大量的对水位监控操作是由相应的人员进行操作的，这样的人工方式带来了很大的弊端，比如水位的控制，时刻监控蓄水池的环境，夜间的监控等等，操作员稍有疏忽，或者简易的监测器件损坏，将带来无法弥补的损失，更严重的会危机到生产人员的人身安全等。
所以，液位控制很重要。
本文介绍了液位控制系统的数学模型，主要设计了一种水箱液位控制器，它以8051作为控制器，通过8051单片机，压力传感器和模数转换器等硬件系统和软件设计方法实现具有液位检测报警和控制双重功能，同时也具有压力报警和显示控制的功能,并对液位和压力值进行显示。
关于液位控制系统调研报告
关于液位控制系统调研报告液位控制系统是一种应用广泛的自动控制系统，主要用于监测和控制液体媒介（如水、石油、化学品等）的液位，以及实现自动化的液位控制。
本次调研报告将重点介绍液位控制系统的工作原理、应用领域以及市场前景。
液位控制系统的工作原理主要包括液位传感器、控制器和执行器。
液位传感器用于测量液位的高度，常见的液位传感器有浮子型、压力型、电容型等。
控制器根据液位传感器的反馈信号，通过比较设定值和实际值，控制执行器来调节液位。
常见的执行器有电磁阀、泵等。
液位控制系统具有高精度、快速响应、稳定性好等特点，能够有效地控制液位，提高生产效率。
液位控制系统在许多领域得到广泛应用。
在工业生产中，液位控制系统常用于储罐、反应釜、管道等设备的液位控制，确保生产过程的安全性和稳定性。
在水处理领域，液位控制系统可用于水箱、池塘、河流等水源的液位监测和调节，实现水资源的合理利用。
在化工行业，液位控制系统常用于管道的液位控制和防溢流控制，避免液体泄漏和事故发生。
此外，液位控制系统还广泛应用于石油、航天、冶金、环保等领域。
液位控制系统具有广阔的市场前景。
随着工业自动化的不断发展，液位控制系统在工业生产中的应用将越来越广泛。
同时，随着环境保护意识的提高，液位控制系统在环保领域的需求也将不断增加。
此外，新兴领域如生物技术、医疗器械等，也对液位控制系统提出了更高的要求和需求。
因此，液位控制系统的市场前景相当广阔。
然而，液位控制系统仍存在一些问题需要解决。
首先，液位传感器的稳定性和精度需要进一步提高，以满足不同领域的需求。
其次，液位控制系统在工业生产环境中常受到噪声和干扰的影响，需要更好的抗干扰能力。
此外，液位控制系统的可靠性和安全性也是一个重要的考虑因素，特别是在一些对安全要求较高的领域。
因此，未来液位控制系统的研究和发展应重点解决这些问题。
总之，液位控制系统是一种应用广泛的自动控制系统，具有重要的工业应用和市场前景。
随着工业自动化和环境保护要求的不断增加，液位控制系统在各个领域的需求将不断增加。
液位控制系统原理
液位控制系统原理
液位控制系统主要是根据液体容器中的液位变化来实现自动控制。
其基本原理是通过传感器或测量设备对液位进行实时监测，并将监测到的数据传输给控制器进行处理。
控制器根据设定的液位目标值和系统的工作要求，对执行机构进行控制，从而实现液位的稳定控制。
具体而言，液位控制系统的原理包括以下几个关键步骤：
1. 传感器测量液位：液位控制系统中，通常使用传感器来测量液体容器中的液位。
常见的液位传感器有浮子式液位传感器、压力传感器、毛细管传感器等。
传感器会将液位信息转换为电信号，以便后续的控制。
2. 信号处理与转换：液位传感器输出的电信号可能需要进行处理和转换，以适应控制器的要求。
通常使用信号调理器或模拟转换器对信号进行放大、滤波或线性化处理，并将其转化成数字信号，以便后续的控制器处理。
3. 控制器处理信号：控制器接收传感器发送的信号，并进行处理。
其主要任务是将测量到的液位与预设的目标液位进行比较，并根据控制策略确定控制命令。
控制器通常具有PID控制算
法或其他控制算法，并可以根据实际情况进行参数调整。
4. 执行机构控制：控制器根据处理结果，生成相应的控制信号，控制执行机构以实现液位的调节。
执行机构根据控制信号的不同，可以是开关阀门、调节阀、泵或其他调节装置。
通过对执
行机构的控制，液位控制系统可以实现液位的自动调节。
总体来说，液位控制系统利用传感器监测液位并将信号转换为控制器可处理的形式，控制器根据设定的液位目标值进行处理，并通过控制信号控制执行机构，从而实现液位的稳定控制。
这种液位控制系统常应用于化工、制药、水处理、液体储存等领域。
基于PLC的液位控制系统研究毕业设计(论文)
毕业设计论文基于PLC的液位控制系统研究摘要本文设计了一种基于PLC的储罐液位控制系统。
它以一台S7-200系列的CPU224和一个模拟量扩展模块EM235进行液位检测和电动阀门开度调节。
系统主要实现的功能是恒液位PID控制和高低限报警。
本文的主要研究内容：控制系统方案的选择，系统硬件配置，PID算法介绍，系统建模及仿真和PLC编程实现。
本设计用PLC编程实现对储罐液位的控制,具有接线简单、编程容易，易于修改、维护方便等优点。
关键字：储罐;液位控制;仿真;PLCAbstractThis article is designed based on PLC, tank level control system. It takes a series s7-200 CPU224 and an analog quantities of EM235 expansion module to level detection and electric valve opening regulation.System main function is to achieve constant low level PID control and limiting alarm.The main contents of this paper: the choice of the control system plan, system hardware configuration, PID algorithm introduced, system modeling and simulation, and PLC programming. PLC programming with the design of the tank level control have the advantage of simple wiring, easy programming, easy to modify, easy maintenance and so on.Key word: tank ; level ;control ;simulation ;plc目录摘要 (I)ABSTRACT ........................................................... I I 1 绪论. (1)1.1盐酸储罐恒液位控制任务 (1)1.2本文研究的意义 (2)1.3本文研究的主要内容 (2)2 控制系统方案设计 (3)2.1储罐液位控制的发展及现状 (3)2.2系统功能分析 (3)2.3系统方案设计 (4)3 系统硬件配置 (5)3.1电动控制阀的选择 (5)3.1.1 控制阀的选择原则 (5)3.1.2 ZAJP 精小型电动单座调节阀性能和技术参数介绍 (10)3.2液位测量变送仪表的选择 (13)3.2.1 液位仪表的现状及发展趋势 (13)3.2.2 差压变送器的测量原理 (13)3.2.3 差压式液位变送器的选型原则 (14)3.2.4 DP系列LT型智能液位变送器产品介绍 (15)3.3PLC机型选择 (16)3.3.1 PLC历史及发展现状 (16)3.3.2 PLC机型的选择 (18)3.3.3 S7-200系列CPU224和EM235介绍 (20)4 PID算法原理及指令介绍 (21)4.1PID算法介绍 (22)4.2PID回路指令 (24)5 系统建模及仿真 (28)5.1系统建模 (28)5.2系统仿真 (30)5.2,1 MATLAB语言中Simulink交互式仿真环境简介 (30)5.2.2 系统仿真 (31)第6章系统编程实现 (33)6.1硬件设计 (33)6.1.1 绘制控制接线示意图 (33)6,1.2 I/O资源分配 (33)6.2软件设计 (34)6.2.1 STEP 7 Micro/Win V4.0 SP6编程软件介绍 (34)6.2.2 恒液位PID控制系统的PLC控制流程 (35)6.2.3 编写控制程序 (36)6.2.4 程序清单 (39)结束语 (40)参考文献 (41)致谢 (42)1 绪论1.1 盐酸储罐恒液位控制任务如图1.1所示为某化工厂稀盐酸储罐，该罐为钢衬聚四氟乙烯储罐，罐体高6米，容量为50立方米，重500千克。
液位控制系统毕业论文
液位控制系统毕业论文液位控制系统毕业论文引言液位控制系统是工业自动化领域中常见的控制系统之一。
它的主要功能是根据液体的实时液位信息，通过控制阀门或泵等装置，实现对液体液位的精确控制。
液位控制系统在化工、石油、食品等行业中得到广泛应用，对提高生产效率、降低安全风险具有重要意义。
本篇论文将对液位控制系统的原理、设计与应用进行深入研究和分析。
一、液位控制系统的原理液位控制系统的原理基于液位传感器的测量技术。
常见的液位传感器包括浮球式、压力式和电容式等。
浮球式液位传感器通过浮子的浮沉来感知液位高低，压力式液位传感器则通过测量液体对传感器的压力变化来确定液位。
电容式液位传感器则是通过测量电容的变化来反映液位的变化。
液位控制系统的工作原理可以简单描述为：液位传感器感知液位的变化，并将信号传递给控制器；控制器根据设定的目标液位，通过控制阀门或泵等执行器来调整液位。
这一过程需要涉及到信号采集、信号处理、控制算法和执行器控制等多个环节。
二、液位控制系统的设计液位控制系统的设计需要考虑多个因素，包括控制精度、响应速度、稳定性和可靠性等。
其中，控制精度是指系统输出与设定值之间的偏差，响应速度则是指系统对液位变化的迅速程度。
稳定性是指系统在长时间运行中的抗干扰能力，而可靠性则是指系统在各种环境条件下的正常工作能力。
液位控制系统的设计需要根据具体的应用场景来确定。
在化工行业中，由于液体的性质多变，设计师需要考虑液体的温度、压力、粘度等因素对系统的影响。
在石油行业中，由于液位控制系统通常需要应对高温、高压等极端环境，设计师需要选择适合的材料和技术来保证系统的可靠性。
在食品行业中，设计师还需要考虑食品安全和卫生要求，确保系统不会对食品质量产生负面影响。
三、液位控制系统的应用液位控制系统在工业生产中有着广泛的应用。
在化工行业中，液位控制系统可以用于控制反应釜中液位的变化，确保反应过程的稳定性和安全性。
在石油行业中，液位控制系统可以用于储罐的液位控制，避免液位过高或过低带来的安全隐患。
液位控制系统实验报告
液位控制系统实验报告液位控制系统实验报告引言液位控制系统是工业生产过程中非常重要的一部分。
它能够确保液体在容器内的合适水平，以保持生产的稳定性和安全性。
本实验旨在研究液位控制系统的原理和性能，并通过实际操作来验证其有效性。
一、实验目的本实验的主要目的是探究液位控制系统的工作原理，了解液位传感器的原理和使用方法，并通过实验验证控制系统对液位的准确控制能力。
二、实验材料与方法1. 实验材料：- 液位传感器- 控制器- 液位计- 液体容器- 液体样品2. 实验方法：- 将液体样品倒入容器中，并确保液位计准确测量液位。
- 将液位传感器安装在容器内，确保其与液体接触并能准确测量液位。
- 将传感器与控制器连接，并设置控制器的参数。
- 启动控制器，观察液位控制系统的工作过程，并记录数据。
- 根据实验结果分析液位控制系统的性能。
三、实验结果与分析在实验过程中，我们成功地搭建了液位控制系统，并进行了一系列实验。
通过观察和记录数据，我们得出了以下结论：1. 液位传感器的准确性：实验结果表明，液位传感器能够准确地测量液体的高度，并将其转化为电信号输出。
传感器的准确性对于控制系统的稳定性和精度至关重要。
2. 控制器的响应速度：我们发现，控制器对液位变化的响应速度非常快。
一旦液位发生变化，控制器会立即调整输出信号，以保持液位在设定范围内。
这种快速的响应能力确保了液位的稳定性。
3. 控制系统的稳定性：在实验过程中，我们对液位进行了多次调节，并观察了系统的稳定性。
结果显示，控制系统能够在短时间内稳定液位，并且在设定范围内保持液位的波动较小。
这证明了液位控制系统的稳定性和可靠性。
四、实验总结通过本次实验，我们深入了解了液位控制系统的工作原理和性能。
我们发现，液位传感器的准确性和控制器的响应速度对于控制系统的稳定性和精度至关重要。
此外，我们还验证了液位控制系统的稳定性和可靠性。
然而，本实验仅仅是对液位控制系统的初步研究，还有许多方面可以进一步探索。
液位控制系统的建模与仿真研究
华中科技大学文华学院
学生毕业设计（论文）开题报告
学生姓名
胡华敏
学号
1
学部（系）
信息学部
专业年级
10自动化
设计（论文）题目
液位控制系统的设计与仿真研究
指导教师
吕汉兴
一、设计（论文）选题的依据（选题的目的和意义、该选题在国内外的研究现状及发展趋势，等）
1．课题的目的、意义
液位是工业生产过程控制中很重要的被控变量。工业生产中的润滑油、冷却水、调速油、油质加工、液态燃料供应、废油净化、溶液加工与传输等场合，常需对容器中液位进行有效可靠的控制，否则将不能使液体循环系统乃至整个机组正常运行。另外，在这些生产领域里，极容易出现操作失误，引起事故，造成厂家的损失。可见，在实际生产中，液位控制的准确程度和控制效果直接影响工厂的生产成本、经济效益甚至设备的安全系数。所以，为了保证安全、方便操作，就必须研究开发先进的液位控制方法和策略。
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本科毕业论文液位控制系统的研究Study of Liquid Level Control System学院名称：专业班级：学生姓名：学号：指导教师姓名：指导教师职称：2014年5月毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得安阳工学院及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解安阳工学院关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名：日期：目录摘要 (I)Abstract (II)引言 (II)第一章单容水箱液位控制系统概述 (2)1.1 水箱液位控制系统构成及工作原理 (2)1.2 单容水箱建模 (2)1.2.1 解析法确定过程模型的结构形式 (3)1.2.2 实验来确定模型中各参数 (4)第二章控制系统的设计 (6)2.1 被控参数和控制参数的选择 (6)2.2 控制策略的选择 (6)2.2.1 串级控制系统 (6)2.2.2 单回路控制系统 (7)第三章控制策略 (8)3.1 PID控制 (8)3.2 高级控制策略 (9)3.2.1 自适应控制 (9)3.2.2 模糊控制 (10)3.2.3 神经网络控制 (10)3.2.4 鲁棒控制 (11)3.2.5 预测控制 (11)3.2.6 专家控制 (12)3.3 控制策略的选择 (12)第四章 PID控制器设计及参数整定 (13)4.1 原系统特性分析 (13)4.2 PID控制规律的选择 (13)4.3 PID调节器参数的整定方法 (14)4.4 控制器参数整定 (16)4.4.1 纯比例（P）作用时控制器参数整定 (16)4.4.2 PI作用时控制器参数整定 (18)4.4.3 PD作用时控制器参数整定 (20)4.4.4 PID作用时控制器参数整定 (22)4.5 系统仿真 (26)结论 (29)致谢 (30)参考文献 (31)液位控制系统的研究摘要：液位控制在工业生产中是重要的控制应用，液位控制的对象一般都具有纯延时以及大惯性的特点，系统呈现非线性，而且在实际的工业生产中有很多外界扰动的影响，其控制精度与工艺的高低会影响产品的质量与成本，甚至会影响到工业生产的顺利进行。
因此，本文对液位控制系统进行了分析，包括控制系统的控制策略。
采用了单回路PID控制的方案对单容水箱液位控制系统进行控制。
通过对单容水箱系统内在机理的分析，确定了单容水箱数学模型的结构形式；利用实验测出系统在开环运行情况下的阶跃响应曲线，并通过对曲线进行分析计算，确定数学模型中各个参数的值，从而建立了控制对象的数学模型；根据单容水箱液位控制系统的特点设计合适的控制策略以及PID控制器，详细介绍了控制规则以及PID控制器参数的整定方法。
通过整定PID参数，建立了合适的PID控制器，满足了系统对控制精度、调节时间和超调量等控制品质的要求。
最后建立系统的仿真模型，在MATLAB软件的Simulink环境下得到仿真曲线，并且根据仿真曲线分析了控制系统的性能。
关键词：水箱建模；液位控制；PID校正；MATLAB仿真Study of liquid level control systemAbstract: Level control is a important application of control in industrial production. The object of level control generally have some features like a pure delay,large inertia and nonlinear. There are many external disturbances influence in the actual industrial production. The process and accuracy of control will affect the quality and the cost of the production, it can even affect industrial production run smoothly. So, in this paper, the liquid level control system are analyzed, including the control strategy. By analysis the internal mechanism of single-tank water level control system, I get the form of its mathematical model. measured step response curves by experiment under the condition of open loop, the value of eath parameter of mathematical model were all determined though the analysis and calculation of the curve, and the mathematical model of the control object was determined.According to the characteristics of a single-tank water level control system design the control strategy and PID controllers. Introduced the control rules and the setting method of PID controller parameters. Through adjusting PID parameters establish a good controller which meet the requirements of control quality. Finally, create a system simulation model, simulation curves obtained in the MATLAB Simulink software environment, and analysis the performance of the control system according to the simulation curve .Key words: liquid Level Control; Modeling the tank; PID correction; MATLAB simulation引言液位是工业生产中最常见的控制参数之一，在实际生产中，液位控制得好坏直接影响产品的质量甚至成为产品制造成败的关键，所以液位控制具有广泛的实际应用价值和应用前景。
本文通过对水箱液位控制系统的研究，为工业过程控制的理论发展和实际应用提供重要的指导。
随着现代工业的大型化、复杂化发展，为了保证系统的稳定性、生产的安全性以及控制的精确性，形成了许多有效的控制策略，一般分为两类：传统控制策略和高级控制策略。
本文对这些策略进行了介绍，并综合考虑各个方面的因素，选用了经典PID控制。
PID控制至今已有近70年的历史，因为它结构简单、稳定性好以及工作可靠成为工业控制的主要技术之一。
当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或者得不到精确的数学模型，控制理论的其他技术难以采用时系统的控制器结构和参数必须依靠经验和现场工作情况来确定，这时应用PID控制技术最为方便。
虽然PID控制在控制系统中很常用，但是，要想取得良好的控制效果，必需合理的整定PID的控制参数，使之具有合理的数值。
本文对液位控制系统进行了分析水箱的液位高度为被控制量，以单容水箱为研究对象，选择了进水阀门作为控制系统的执行机构，建立控制对象的数学模型及控制系统的模型，并对系统进行校正，通过确定合适的控制参数，来满足系统对控制精度、调节时间和超调量等控制品质的要求，并通过MATLAB仿真来看控制效果。
第一章 单容水箱液位控制系统概述1.1 水箱液位控制系统构成及工作原理本课题研究的是单容水箱液位控制系统，本控制系统由控制器、电动调节阀、水箱和压力变送器组成，电动调节阀用于控制水箱进水口的流量；压力变送器用于检测水箱液位；控制器的输出用于控制电动调节阀的开度，单容液位过程如图1.1所示。
图1.1 单容液位过程 由图1.1可知单容水箱的特性：水箱的出水量与水箱液位有关，当水箱液位升高时，出水流量会增加，所以在给水箱贮水时，若出水阀门2的开度为适当值，在不溢出的前提下，当水箱的进水量维持恒定时，液位的上升速度将缓慢，并最终稳定，达到平衡状态。
对于大多数被控过程，其阶跃响应的特点是被控量的变化是单调无振荡、有延时和惯性的。
单容过程阶跃响应曲线如图1.2所示。
图1.2单容水箱阶跃响应曲线 1.2 单容水箱建模建立过程数学模型的方法主要有：解析法：解析法又称为机理演绎法。
它根据过程的内在机理，运用已知的静态和动态物料（能量）平衡关系，用数学推理的方法建立过程的数学模型。
实验辨识法：实验辨识法又称系统辨识与参数估计法。
该法是根据过程输入、输出的实验测试数据，通过过程辨识和参数估计建立过程的数学模型。
混合法：即用以上两种方法的结合建立过程的数学模型。
首先通过机理分析确定过程模型的结构形式，然后利用实验测试数据来确定模型中各参数的大小。
本课题采用的是这种建模方法。
1.2.1 解析法确定过程模型的结构形式图1.1是单容液位过程，液位高度h 为被控量，设水箱的进水量为1Q ，出水量为2Q ，水箱的液面高度为h ，出水阀2V 固定于某一开度值。
若1Q 作为被控对象的输入变量，h 为其输出变量，则该被控对象的数学模型就是h 与1Q 之间的数学表达式。
根据动态物料平衡关系有dtdh AQ Q =-21 （1-1） 将式（1-1）表示为增量形式 dth d A Q Q ∆=∆-∆21 （1-2） 式中，1Q ∆、2Q ∆、h ∆——分别为偏离某一平衡状态10Q 、20Q 、0h 的增量；A —水箱底面积。