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1、(10)申请公布号 CN 103105862 A (43)申请公布日 2013.05.15 CN 103105862 A *CN103105862A* (21)申请号 201110375275.X (22)申请日 2011.11.14 G05D 9/12(2006.01) (71)申请人 蒋波 地址 610000 四川省成都市武侯区佳灵路 15 号 (72)发明人 蒋波 (54) 发明名称 基于 PID 控制器的双容串级液位系统 (57) 摘要 本发明公开了一种基于 PID 控制器的双容串 级液位系统。该基于 PID 控制器的双容串级液位 系统主要由储水箱(1)、 设置在储水箱(1)上方的 下。
2、水箱 (2)、 设置在下水箱 (2) 上方的上水箱 (3) 构成， 所述储水箱 (1)、 下水箱 (2)、 上水箱 (3) 之 间互相连通， 还包括电动控制阀 (4)， 所述储水箱 (1)、 上水箱 (3) 均通过水管与电动控制阀 (4) 相 连， 且电动控制阀 (4) 与下水箱 (2) 和上水箱 (3) 之间的水管上还设置有控制装置。本发明不仅具 有良好的控制效果， 且控制成本低， 控制效果很 好， 具有较高的实用价值 ； 且如果有扰动产生， 中 水箱所在的副回路可以快速的反应， 消除扰动的 作用， 达到理想的控制效果。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 1 。
3、页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书3页 附图1页 (10)申请公布号 CN 103105862 A CN 103105862 A *CN103105862A* 1/1 页 2 1. 基于 PID 控制器的双容串级液位系统， 其特征在于， 主要由中水箱、 下水箱、 与中水 箱相连的副控制装置、 以及与下水箱相连的主控制装置构成， 所述副控制装置与主控制装 置均与同一个执行器相连。 2.根据权利要求1所述的基于PID控制器的双容串级液位系统， 其特征在于， 所述副控 制装置主要由与中水箱相连的副压力变送器、 以及与副压力变送器相连的副调节器构成，。
4、 所述副调节器与执行器相连。 3.根据权利要求1所述的基于PID控制器的双容串级液位系统， 其特征在于， 所述主控 制装置主要由与下水箱相连的主压力变送器、 以及与主压力变送器相连的主调节器构成， 所述主调节器与执行器相连。 权 利 要 求 书 CN 103105862 A 2 1/3 页 3 基于 PID 控制器的双容串级液位系统 技术领域 0001 本发明涉及一种基于 PID 控制器的双容串级液位系统。 背景技术 0002 液位是工业过程生产中经常遇到的控制参数之一， 对所需的控制对象进行精确的 液位控制， 关系到产品的质量， 是保障生产效果和安全的重要问题。因而， 液位的控制具有 重要的。
5、现实意义和广泛的应用前景。 0003 控制理论经历了经典控制理论、 现代控制理论两个发展阶段， 现在已进入了非线 性智能控制理论发展时期。从控制理论解决的问题而论， 很多重大的、 根本的问题， 如可控 性、 可观测性、 稳定性等， 在传统控制中都建立了比较完善的理论体系。应用传统控制理论 基本能够满足工程技术及各种其它领域的需要。但是随着工业和现代科学技术的发展， 各 个领域中自动控制系统对控制精度、 响应速度、 系统稳定性与适应能力的要求也越来越高。 自从上世纪 80 年代以来， 电子计算机的快速更新换代和计算技术的高速度发展， 推动了控 制理论研究的深入开展， 并进入了新的一段历程。 随着。
6、控制理论的迅速发展， 出现了许多先 进的控制算法。但是， 以 PID 为原理的各种控制器仍是过程控制中不可或缺的基本控制单 元。至今， PID 控制算法在世界范围内 80以上的工业过程中被采用， PID 控制技术已经得 到了很好的发展， 研究者提出了许多控制系统设计方法和参数调整理论。这是因为 PID 控 制具有结构简单、 容易实现、 控制效果好等特点， 且 PID 算法原理简明， 参数物理意义明确， 理论分析体系完整， 为广大控制工程师所熟悉。 0004 液位控制系统是以液位为被控参数的系统， 它在工业中的各个领域被广泛的涉及 到。 在工业生产过程中， 有很多地方需要对控制对象进行液位控制，。
7、 使液位高精度地保持在 给定的数值， 如在建材行业中， 玻璃窑炉液位的稳定对窑炉的使用寿命和产品的质量起着 至关重要的作用。 还有在工业生产中， 尤其是石油、 化工以及冶金生产中也会经常遇到液位 控制问题。因此， 对所需的控制对象进行精确的液位控制， 关系到控制目标的实现， 是保障 生产效果和安全的重要问题。 0005 1939年， Taylor Instrument Company和Foxboro Instrument Company制造出完 全具有PID控制功能的气动控制器。 人们普遍认为PID应该被称之为智能控制， 因为它是基 于生产操作人员的控制经验。发明者通过观察认为， 控制器应该象。
8、一个熟练的操作者那样 去控制， 减少直至消除系统中出现的误差。在当时 PID 控制面临的有三个主要问题 ： (1) 寻 找一种简单方法， 能够计算 PID 控制器的三个调节参数。(2) 判断生产过程是否可控。(3) PID 控制器的操作不依赖于复杂易损的机械元件。理论研究主要集中在前两个问题， 1942 年， 给予部分解决。第二个问题是系统的可控性。第三个问题由于工业革命的飞速发展， 今 天的 PID 控制器基本使用电子元件和微处理器， 已经给予近乎完美的解决。 0006 PID 控制器作为最早实用化的控制器已有近 70 年的历史， 现在仍然是应用最广泛 的工业控制器。究其原因， 是因为 PI。
9、D 控制器有以下主要特点 ： (1)PID 控制器简单易懂， 使 用中不需要特别精确的系统模型。(2) 使用性灵活， 只需设定三个参数即可。在很多情况 说 明 书 CN 103105862 A 3 2/3 页 4 下， 并不一定需要全部三个单元， 可以取其中的一到两个单元。(3)PID 参数较易整定， 也就 是 PID 参数可以根据过程的动态特性及时整定。如果过程的动态特性变化， 例如可能由负 载的变化引起系统动态特性变化， PID参数就可以重新整定。 而阶跃输入响应曲线是PID控 制效果最重要的依据和标准。一般认为阶跃干扰是最严重的干扰， 只要反馈控制系统能在 此类干扰下在规定的时间内能恢复。
10、到给定值， 系统就是基本满足要求的。 发明内容 0007 本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足， 提供一种基于 PID 控制器的 双容串级液位系统， 该基于 PID 控制器的双容串级液位系统不仅具有良好的控制效果， 且 控制成本低， 控制效果很好， 具有较高的实用价值 ； 且如果有扰动产生， 中水箱所在的副回 路可以快速的反应， 消除扰动的作用， 达到理想的控制效果。 0008 本发明的目的通过下述技术方案实现 ： 基于 PID 控制器的双容串级液位系统， 主 要由中水箱、 下水箱、 与中水箱相连的副控制装置、 以及与下水箱相连的主控制装置构成， 所述副控制装置与主控制装置均与同一个执。
11、行器相连。 0009 所述副控制装置主要由与中水箱相连的副压力变送器、 以及与副压力变送器相连 的副调节器构成， 所述副调节器与执行器相连。 0010 所述主控制装置主要由与下水箱相连的主压力变送器、 以及与主压力变送器相连 的主调节器构成， 所述主调节器与执行器相连。 0011 综上所述， 本发明的有益效果是 ： 不仅具有良好的控制效果， 且控制成本低， 控制 效果很好， 具有较高的实用价值 ； 且如果有扰动产生， 中水箱所在的副回路可以快速的反 应， 消除扰动的作用， 达到理想的控制效果。 附图说明 0012 图 1 为本发明的结构示意图。 具体实施方式 0013 下面结合实施例， 对本发。
12、明作进一步的详细说明， 但本发明的实施方式不仅限于 此。 0014 实施例 ： 0015 如图 1 所示， 本发明涉及的基于 PID 控制器的双容串级液位系统， 主要由中水箱、 下水箱、 与中水箱相连的副控制装置、 以及与下水箱相连的主控制装置构成， 所述副控制装 置与主控制装置均与同一个执行器相连。 0016 所述副控制装置主要由与中水箱相连的副压力变送器、 以及与副压力变送器相连 的副调节器构成， 所述副调节器与执行器相连。 0017 所述主控制装置主要由与下水箱相连的主压力变送器、 以及与主压力变送器相连 的主调节器构成， 所述主调节器与执行器相连。 0018 本发明的工作过程为 ： 首。
13、先， 调节好副调节器参数 ； 然后， 主压力变送器检测到下 水箱中的液位， 检测到的信号传送到主调节器 ； 副压力变送器检测到中水箱中的液位， 检测 到的信号传送到副调节器 ； 主调节器和副调节器根据送入的检测信号以及实际需求， 输出 说 明 书 CN 103105862 A 4 3/3 页 5 调节指令至执行器 ； 执行器根据指令调节进入下水箱和中水箱的水流大小， 进而调节下水 箱和中水箱的水位。 0019 以上所述， 仅是本发明的较佳实施例， 并非对本发明做任何形式上的限制， 凡是依 据本发明的技术实质， 对以上实施例所作的任何简单修改、 等同变化， 均落入本发明的保护 范围之内。 说 明 书 CN 103105862 A 5 1/1 页 6 图 1 说 明 书 附 图 CN 103105862 A 6 。