单容水箱系统建模及PID控制仿真 1 、模型建立 在化工及工业锅炉自动控制系统中, 有许多问题最终 都可归结为“水箱系统”的液位控制问题。对“水箱系统”的 液位控制问题进行认真和透彻的研究，对从事自动控制系 统的工程技术人员来说,，具有很重要的意义， “水箱系统” 液位控制系统的工艺过程原理如图1 所示。图1 “水箱系统”的液位控制工艺过程原理图 图1 中, 入口处的阀门由一个调节器控制, 以保持水位不 变, 出口处的阀门由外部操纵, 可将其看成一个扰动量。符号说明: Q1 水箱流入量; Q2 水箱流出量; A 水箱截面积; u 进水阀开度; f 出水阀开度; h 水箱液位高度; h0 水箱初始液位高度; K1 阀体流量比例系数。 假设f 不变, 系统初始态为稳态, h0 = 2m , K1 =10 , A =10m 。由物料平衡得： Q1- Q2=A dh/dt Q1=K1 u Q2=K1 h 代入方程得平衡方程：dh/dt=1/A (K1 u- K1 h) 上式是一个非线性方程，如果水位保持在小范围内变化，我 们可将上式线性化，首先把平衡方程改为增量形式。 在稳定平衡状况下：0=1
