[發明專利]雙容單回路液位系統及其控制方法

無效

• 申請號: 201110385253.1
• 申請日: 2011-11-14
• 公開（公告）號: CN103105874A
• 公開（公告）日: 2013-05-15
• 發明（設計）人: 李星月
• 申請（專利權）人: 李星月
• 主分類號: G05D9/12
• 分類號: G05D9/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種雙容單回路液位系統及其控制方法。

背景技術

液位是工業過程生產中經常遇到的控制參數之一，對所需的控制對象進行精確的液位控制，關系到產品的質量，是保障生產效果和安全的重要問題。因而，液位的控制具有重要的現實意義和廣泛的應用前景。

控制理論經歷了經典控制理論、現代控制理論兩個發展階段，現在已進入了非線性智能控制理論發展時期。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、穩定性等，在傳統控制中都建立了比較完善的理論體系。應用傳統控制理論基本能夠滿足工程技術及各種其它領域的需要。但是隨著工業和現代科學技術的發展，各個領域中自動控制系統對控制精度、響應速度、系統穩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換代和計算技術的高速度發展，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展，出現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80％以上的工業過程中被采用，PID控制技術已經得到了很好的發展，研究者提出了許多控制系統設計方法和參數調整理論。這是因為PID控制具有結構簡單、容易實現、控制效果好等特點，且PID算法原理簡明，參數物理意義明確，理論分析體系完整，為廣大控制工程師所熟悉。

液位控制系統是以液位為被控參數的系統，它在工業中的各個領域被廣泛的涉及到。在工業生產過程中，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值，如在建材行業中，玻璃窯爐液位的穩定對窯爐的使用壽命和產品的質量起著至關重要的作用。還有在工業生產中，尤其是石油、化工以及冶金生產中也會經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，是保障生產效果和安全的重要問題。

1939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，因為它是基于生產操作人員的控制經驗。發明者通過觀察認為，控制器應該象一個熟練的操作者那樣去控制，減少直至消除系統中出現的誤差。在當時PID控制面臨的有三個主要問題：(1)尋找一種簡單方法，能夠計算PID控制器的三個調節參數。(2)判斷生產過程是否可控。(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。第二個問題是系統的可控性。第三個問題由于工業革命的飛速發展，今天的PID控制器基本使用電子元件和微處理器，已經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，現在仍然是應用最廣泛的工業控制器。究其原因，是因為PID控制器有以下主要特點：(1)PID控制器簡單易懂，使用中不需要特別精確的系統模型。(2)使用性靈活，只需設定三個參數即可。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參數較易整定，也就是PID參數可以根據過程的動態特性及時整定。如果過程的動態特性變化，例如可能由負載的變化引起系統動態特性變化，PID參數就可以重新整定。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，只要反饋控制系統能在此類干擾下在規定的時間內能恢復到給定值，系統就是基本滿足要求的。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點和不足，提供一種雙容單回路液位系統，該雙容單回路液位系統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。

本發明的另一目的在于提供了一種基于上述雙容單回路液位系統的控制方法。

本發明的目的通過下述技術方案實現：雙容單回路液位系統，主要由儲水箱、設置在儲水箱上方的下水箱、以及設置在下水箱上方的上水箱構成，所述儲水箱、下水箱、上水箱之間互相連通，還包括總閥，所述儲水箱、下水箱和上水箱均通過水管與總閥相連。

所述下水箱與總閥之間的水管上設置有壓力變送器。

所述壓力變送器與總閥之間的水管上設置有控制器，控制器與總閥之間設置有電動調節閥。

所述儲水箱與總閥之間的水管上設置有磁力泵。

所述儲水箱與下水箱之間、以及下水箱與上水箱之間均設置有手動閥。

基于上述雙容單回路液位系統的控制方法，包括以下步驟：