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《過程控制系統(tǒng)》課程設(shè)計.ppt

上傳人:xt****7 文檔編號:17108690 上傳時間:2020-11-09 格式:PPT 頁數(shù):30 大小:421.50KB
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1、過程控制系統(tǒng)課程設(shè)計 設(shè)計課題一(必做): 工業(yè)被控過程建模與控制器的工程 整定 設(shè)計選題二(選做): 工業(yè)過程控制系統(tǒng)計算機監(jiān)控界面的 設(shè)計 必做選題設(shè)計內(nèi)容 三大部分: 工業(yè)被控過程的 機理建模 工業(yè)被控過程的 試驗建模 控制系統(tǒng)的 工程整定 工業(yè)被控對象 典型控制系統(tǒng)框圖(單閉環(huán)) 廣義被控對象 工業(yè)被控過程的建模 機理法 試驗法(分為:時域法;頻域法;統(tǒng) 計相關(guān)法) 混合建模 本設(shè)計中使用時域法中的 階躍響應(yīng)曲 線法 : 對處于開環(huán)、穩(wěn)態(tài)的被控過程,使 其輸入量作階躍變化,測得被控過程的階 躍響應(yīng)曲線,求出被控過程輸入與輸出之 間的動態(tài)數(shù)學(xué)關(guān)系 傳遞函數(shù)。 工業(yè)被控過程的建模 切線法確

2、定一階環(huán)節(jié)參數(shù) MATLAB 軟件簡介 MATLAB這個詞代表 “ 矩陣實驗室 ” ( matrix laboratory)。它的基 本數(shù)據(jù)元素是沒有維數(shù)限制的陣列 (矩陣)。 MATLAB 軟件簡介 MATLAB是一種高效的工程計算語言, 其典型應(yīng)用主要包括以下幾個方面:數(shù) 學(xué)計算; 算法開發(fā); 系統(tǒng)建模和仿真; 數(shù)據(jù)分析和可視化; 科學(xué)和工程繪圖; MATLAB變量 定義變量并給變量賦值命令 可直接在命令窗口中輸入:變量名 =元素值 。 例如定義變量 A為矩陣 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2 A MATLAB變量 可直接在命令窗口中輸入 A=1,2,3,4;5,

3、6,7,8;9,10,11,12。 注意:同一行內(nèi)不同列元素用空格或逗 號分隔開,不同行之間用分號分隔。又 如可直接在命令窗口中輸入一個行向量 A=1,2,3,4,5。 MATLAB二維繪圖簡介 使用 plot命令繪制圖形 ()p l o t x , y 其中 x,y可為向量或矩陣 ,當 x,y同為 n維 向量時,使用該命令,將繪制出以向量 x 的元素為橫坐標, y向量對應(yīng)元素為縱坐 標的圖形。 控制器參數(shù)工程整定方法 方法一:經(jīng)驗法 :根據(jù)經(jīng)驗和先驗知識 確定一組參數(shù),然后根據(jù)各參數(shù)的影響, 調(diào)整參數(shù),直至滿意為止。 控制器參數(shù)工程整定方法 方法二:臨界比例度(帶)法 : 比例度(帶) (%

4、) : 與比例系數(shù) Kc成 反比關(guān)系。 這種整定方法是在閉環(huán)情況下進行的。 設(shè) TI= , TD=0 ,使控制器工作在純 比例情況下,將比例帶由大逐漸變小 (對 應(yīng)的比例系數(shù) Kc由小逐漸變大 ),使系統(tǒng) 的輸出響應(yīng)呈現(xiàn)等幅振蕩。 臨界比例度法 臨界比例度法整定經(jīng)驗公式 S Ti(S) Td(S) P 2 S PI 2.2 S TS/1.2 PID 1.6 S 0.5TS 0.125TS 最后對參數(shù)進行微調(diào),直到動態(tài)過程滿意為止。 控制器參數(shù)工程整定方法 方法三:衰減曲線法 :在閉環(huán)系統(tǒng)中, 先把控制器設(shè)置為純比例作用,然后把 比例帶由大逐漸減小 (對應(yīng)的比例系數(shù) Kc 由小逐漸變大 ) ,加

5、階躍擾動觀察輸出響 應(yīng)的衰減過程,直至出現(xiàn) 4:1衰減過程為 止。 衰減曲線法 這時的比例帶稱為 4:1衰減比例帶,用 S 表示之。相鄰兩波峰間的距離稱為 4:1衰 減周期 TS, 記錄 S和 TS。 衰減曲線法 按如下經(jīng)驗公式整定 ( %) TI(S) TD(S) P S PI 1.2 S 0.5TS PID 0.8 S 0.3TS 0.1 TS 最后對參數(shù)進行微調(diào),直到動態(tài)過程滿意為止。 方法四:響應(yīng)曲線法 :如果被控對象是 一階慣性環(huán)節(jié) ,或具有很小滯后的一階 慣性環(huán)節(jié),若用臨界比例帶法或阻尼振 蕩法( 4:1衰減)就有難度。對于這種情 況,可采用下述的響應(yīng)曲線法來整定控 制器的參數(shù)。

6、控制器參數(shù)工程整定方法 響應(yīng)曲線法 方法三:響應(yīng)曲線法: 0X 令控制器的輸出為幅度為 x0,的階躍信號,則對象經(jīng)測量變送器后的輸出 Y( t)。 0X 響應(yīng)曲線法 由該圖可確定 、 T和 Kc。 響應(yīng)曲線法 通過下式將比例系數(shù)轉(zhuǎn)化為比例度: 0 1 100% K 0 0 ( ) ( 0)yyK x 響應(yīng)曲線法 利用下表所示的經(jīng)驗公式,就可計算出對應(yīng)于衰減率為 4:1時控制器的相關(guān)參數(shù)。 使用 MATLAB建立仿真模型 首先在命令窗口中鍵入 “ simulink”命令 或在 MATLAB工具條上用鼠標左鍵單擊 相應(yīng)的工具按鈕都可以起動 simulink模 塊庫瀏覽器窗口。 simulink模塊

7、庫瀏覽器窗口 模塊 庫目 錄樹 新建仿真模型 設(shè)置仿真時間 設(shè)置各模塊參數(shù) 、保存模型 、 運行仿真 上述仿真模型各個模塊可從 Continuous、 Math Operations、 Sinks、 Sources 子庫中找到。 被控對象的單位階躍響應(yīng)數(shù)據(jù) 被控對象的單位階躍響應(yīng)數(shù)據(jù)見任務(wù)書。 注意: 數(shù)據(jù)分為 3個版本,分別對應(yīng)學(xué)號: 3n, 3n+1, 3n+2。 設(shè)計報告內(nèi)容及格式要求 詳細要求見設(shè)計任務(wù)書。 注意: 1. 封面和評分表使用統(tǒng)一給定的格式。 2. 將任務(wù)書裝訂到設(shè)計報告的最前面(封 面之后)。 3. 將成績評定表裝訂到設(shè)計報告的最后面 (最后一頁)。 課程設(shè)計報告裝訂順序 從前到后依次為: 封面(給定) 任務(wù)書 (給定) 目錄 正文 參考文獻(不少于 5個) 評分表(給定)

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