比值的课程设计任务书.doc

课程设计任务书 专业 年级 班 设计题目 双闭环流量比值控制 主要内容 熟悉THJ-2型高级过程控制系统实验装置，获取电动阀支路的流量和变频器－磁力泵支路的流量曲线，利用实验建模法求出它们的数学模型。根据串级控制，选择合适的调节器控制规律，并在Matlab上进行仿真。最终在过程控制系统实验装置平台上完成实际系统的调试，并说明两种方法的所得结果的差别。 具体要求 从组成、工作原理上对工业型传感器、执行机构有一深刻的了解和认识。 分析控制系统各个环节的动态特性，从实验中获得各环节的特性曲线，建立被控对象的数学模型。 根据其数学模型，选择被控规律和整定调节器参数。 在Matlab上进行仿真，调节控制器参数，获得最佳控制效果。 了解和掌握自动控制系统设计与实现方法，并在THJ-2型高级过程控制系统平台上完成本控制系统线路连接和参数调试，得到最佳控制效果。 分析仿真结果与实际系统调试结果的差异，巩固所学的知识。 进度安排 第一周 分组；查找资料；对象模型的获取，Matlab仿真 第二周 系统调试，撰写课程设计报告，答辩 完成后应上交的材料 课程设计报告。 总评成绩 指导教师 签名日期 年 月 日 系 主 任 审核日期 年 月 日 目录 被控对象以及仪器仪表的描述 控制方案选择及其论述，控制系统方框图及其说明 对象的特性曲线测试，对象的数学模型 matlab仿真 控制系统连线示意图及说明，并且记录最佳控制结果的调节器参数以及结果曲线 六、心得体会 被控对象以及仪器仪表的描述 1.1系统简介 “THJ-2型高级过程控制系统实验装置”是基于工业过程物理模拟对象，它集自动化仪表技术，计算机技术，通讯技术，自动控制技术为一体的多功能实验装置该系统包括流量、温度、液位、压力等热工参数，可实现系统参数辨识，单回路控制，串级控制，前馈—反馈控制，比值控制，解耦控制等多种控制形式。 图1.1 实验装置总貌图 控制方案选择及其论述，控制系统方框图及其说明 2.1控制方案选择 在现代工业生产过程中，经常遇到生产工艺要求两种或多种物料流量成一定比例关系的问题，一旦比例失调，就会影响生产的正常进行，影响产品质量，浪费原料，消耗动力，造成环境污染，甚至产生生产事故。如硝酸生产中的氨氧化炉，其进料是氨气和空气，两者的流量必须具有一个合适的比例，因为氨在空气中的含量，低温时在15～28％之间，高温时在14～30％之间都有可能产生爆炸的危险，严格控制其比例，使其不进入爆炸范围，对于安全生产来说十分重要。这种用来实现两个或两个以上参数之间保持一定比值关系的过程控制系统，均称为比值控制系统。 2.2控制系统方框图 图2.1 双闭环比值控制 从图中可以看出，双闭环比值系统和简单系统有一个显著的区别，即其在结构上由一个定值控制的主动量回路（Q1）和一个随主动量变化的从动量随动控制回路（Q2）组成，并通过比值器发生联系。凡是两个或多个参数自动维持一定比值关系的过程控制系统，均需采用比值控制系统。被控对象为电动阀支路的流量和变频器－磁力泵支路的流量，每个支路上分别装有流量传感器对支路的流量进行测量，电动阀支路的流量是系统的主动量Q1，变频器—磁力泵支路的流量是系统的从动量Q2。要求从动量Q2能跟随主动量Q1的变化而变化，无论主回路或从动回路都有各自的调节对象，测量变送元件和调节器。应该指出，系统中尽管有两个调节器，它们的作用各不相同。调节器1和调节器2具有自己独立的设定值，分别控制主动量回路和从动量回路。。 双闭环比值控制系统的特点与分析 双闭环比值控制系统能实现主动量的抗扰动、定植控制，使主、从动量均比较稳定，从而使总物料也比较平稳，这样，系统总负荷也将是稳定。 双闭环比值控制系统另一优点是升降负荷比较方便，只需缓慢改变主动量控制器的给定值，这样从动量自动跟踪升降，并保持原来比值不变。 双闭环比值控制系统中的两个控制回路是通过比值器发生联系的，若除去比值器，则为两个独立的单回路系统。事实上，若采用两个独立的单回路系统同样能实现它们之间的比值关系，但只能保证静态比值关系。当需要实现动态比值关系时，比值器不能省。 双闭环比值控制所用设备较多、投资较高，而且运投比较麻烦，只有在工业特定要求（如严格控制两种物料比例）的情况下使用。 双闭环比值控制系统设计中的几个问题 比值系数的计算：设流量变送器的输出电流与输入流量间成线性关系，当流量Q由0→Qma