基于可編程控制的單容控制系統(tǒng)設(shè)計(已修改)
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【正文】 畢業(yè)論文（設(shè)計）開題報告（含文獻(xiàn)綜述、外文翻譯） 題 目 基于可編程控制的單容控制系統(tǒng)設(shè)計 姓 名 ~~~ 學(xué) 號 3090433035 專業(yè)班級 09自動化1班 指導(dǎo)教師 關(guān)宏偉 分 院 信息科學(xué)與工程學(xué)院 開題日期 2013年03月12日 第1章 文獻(xiàn)綜述基于可編程控制的單容系統(tǒng)單回路控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)器采用PID控制，利用給定信號與反饋信號作為偏差，偏差信號為PID調(diào)節(jié)器的輸入信號，調(diào)節(jié)器輸出信號控制調(diào)節(jié)閥開度，以此來調(diào)節(jié)液位高度。比例控制作用可使系統(tǒng)快速達(dá)到穩(wěn)定，但是不能消除系統(tǒng)余差，比例系數(shù)增大，余差會減小，但隨著比例系數(shù)的增大，系統(tǒng)的穩(wěn)定性會逐漸下降。積分控制作用能消除系統(tǒng)余差，使系統(tǒng)成為無差系統(tǒng)，但降低了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并增加了調(diào)節(jié)時間。微分作用無法消除余差，但是提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此PID調(diào)節(jié)器是一種很理想的控制規(guī)律，它在比例的基礎(chǔ)上引入積分可以消除余差，再加入微分作用，又能提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，對于大部分控制問題PID調(diào)節(jié)器都能解決，但是當(dāng)系統(tǒng)中的負(fù)荷或干擾變化比較劇烈或比較頻繁，或調(diào)節(jié)質(zhì)量要求更高時，僅采用單回路反饋的PID調(diào)節(jié)方案就不太合適了[1]。前饋控制可以獲得顯著的控制效果。前饋控制是按照擾動作用的大小進(jìn)行控制, 所以控制是及時的。如果補償作用完善可以使被控變量不產(chǎn)生偏差。前饋控制是減少被控制動態(tài)偏差的最有效的方法之一。根據(jù)不變性原理，前饋控制有可能得到完善的控制效果。在動態(tài)時，則依靠前饋控制能有效的減少被調(diào)參數(shù)的動態(tài)偏差，從而提高控制質(zhì)量。自適應(yīng)控制和常規(guī)的反饋控制和最優(yōu)控制一樣，也是一種基于數(shù)學(xué)模型的控制方法，所不同的只是自適應(yīng)控制所依據(jù)的關(guān)于模型和擾動的先驗知識比較少，需要在系統(tǒng)的運行過程中去不斷提取有關(guān)模型的信息，使模型逐步完善。具體地說，可以依據(jù)對象的輸入輸出數(shù)據(jù)，不斷地辨識模型參數(shù)，這個過程稱為系統(tǒng)的在線辯識。隨著生產(chǎn)過程的不斷進(jìn)行，通過在線辯識，模型會變得越來越準(zhǔn)確，越來越接近于實際。既然模型在不斷的改進(jìn)，顯然，基于這種模型綜合出來的控制作用也將隨之不斷的改進(jìn)。在這個意義下，控制系統(tǒng)具有一定的適應(yīng)能力。比如說，當(dāng)系統(tǒng)在設(shè)計階段，由于對象特性的初始信息比較缺乏，系統(tǒng)在剛開始投入運行時可能性能不理想，但是只要經(jīng)過一段時間的運行，通過在線辯識和控制以后，控制系統(tǒng)逐漸適應(yīng)，最終將自身調(diào)整到一個滿意的工作狀態(tài)。再比如某些控制對象，其特性可能在運行過程中要發(fā)生較大的變化，但通過在線辯識和改變控制器參數(shù)，系統(tǒng)也能逐漸適應(yīng)[2]。模糊控制是以模糊集合理論、模糊語言及模糊邏輯為基礎(chǔ)的控制，它是 模糊數(shù)學(xué)在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，是一種非線性智能控制。模糊控制(Fuzzy Control)是以模糊集合理論、模糊語言變量和模糊邏輯推理為基礎(chǔ)的一種計算機(jī)數(shù)字控制。模糊控制同常規(guī)的控制方案相比，主要特點有：(1)模糊控制只要求掌握現(xiàn)場操作人員或有關(guān)專家的經(jīng)驗、知識或操作數(shù)據(jù)，不需要建立過程的數(shù)學(xué)模型，所以適用于不易獲得精確數(shù)學(xué)模型的被控過程，或結(jié)構(gòu)參數(shù)不很清楚等場合。(2)模糊控制是一種語言變量控制器，其控制規(guī)則只用語言變量的形式定性的表達(dá)，不用傳遞函數(shù)與狀態(tài)方程，只要對人們的經(jīng)驗加以總結(jié)，進(jìn)而從中提煉出規(guī)則，直接給出語言變量，再應(yīng)用推理方法進(jìn)行觀察與控制。(3)系統(tǒng)的魯棒性強(qiáng)，尤其適用于時變、非線性、時延系統(tǒng)的控制。(4) 從不同的觀點出發(fā)，可以設(shè)計不同的目標(biāo)函數(shù)，其語言控制規(guī)則分別是獨立的，但是整個系統(tǒng)的設(shè)計可得到總體的協(xié)調(diào)控制。 它是處理推理系統(tǒng)和控制系統(tǒng)中不精確和不確定性問題的一種有效方法，同時也構(gòu)成了智能控制的重要組成部分。 PLC控制系統(tǒng)PLC控制特點：第一，可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)，平均故障時間為幾十萬小時。而且PLC采用了許多硬件和軟件抗干擾措施。第二，編程簡單、使用方便目前大多數(shù)PLC采用繼電器控制形式的梯形圖編程方式，很容易被操作人員接受。一些PLC還根據(jù)具體問題設(shè)計了如步進(jìn)梯形指令等，進(jìn)一步簡化了編程。第三，設(shè)計安裝容易，維護(hù)工作量少。第四，適用于惡劣的工業(yè)環(huán)境，采用封裝的方式，適合于各種震動、腐蝕、有毒氣體等的應(yīng)用場合。第五，與外部設(shè)備連接方便，采用統(tǒng)一接線方式的可拆裝的活動端子排，提供不同的端子功能適合于多種電氣規(guī)格。第六，功能完善、通用性強(qiáng)、體積小、能耗低、性能價格比高[3]。 DCS控制系統(tǒng)可編程控制器和其它工業(yè)控制計算機(jī)組網(wǎng)構(gòu)成大型的控制系統(tǒng)是可編程控制器技術(shù)的發(fā)展方向 。目前的計算機(jī)集散控制系統(tǒng)DCS (Distributed Control System) 中已有大量的可編程控制器應(yīng)用。PLC+DCS（分布式計算機(jī)控制系統(tǒng)）結(jié)合，采用集散控制多臺PLC分擔(dān)了系統(tǒng)功能，并將危險性分散，人機(jī)界面友好、操作方便，并通過輸入設(shè)備對工藝過程進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)，確保生產(chǎn)過程的安全可靠、高質(zhì)高效。單片機(jī)可以構(gòu)成各種各樣的應(yīng)用系統(tǒng)，從微型、小型到中型、大型都可，PLC是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的一個特例。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)則是八仙過海，各顯神通，功能干差萬別，質(zhì)量參差不齊，學(xué)習(xí)、使用和維護(hù)都很困難。對于量大的配套項目，采用單片機(jī)系統(tǒng)具有成本低、效益高的優(yōu)點，但這要有相當(dāng)?shù)难邪l(fā)力量和行業(yè)經(jīng)驗才能使系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠地運行。最好的方法是單片機(jī)系統(tǒng)嵌入PLC的功能，這樣可大大簡化單片機(jī)系統(tǒng)的研制時間，性能得到保障，效益也就有保證。 FCS控制系統(tǒng)隨著核能科學(xué)的發(fā)展，核動力裝置系統(tǒng)越來越復(fù)雜，需要自動控制的子系統(tǒng)也越來越多，傳統(tǒng)的模擬信號傳輸，已經(jīng)很難滿足自動化發(fā)展的要求，數(shù)字化儀控系統(tǒng)在核動力裝置上的運用將成為主流，現(xiàn)場總線控制能很好地滿足數(shù)字化儀控的要求。通過對蒸汽發(fā)生器給水系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的分析和蒸汽發(fā)生器水位控制的要求，建立了基于PROFIBUS現(xiàn)場總線的蒸汽發(fā)生器水位控制系統(tǒng)。通過變頻器改變電動給水泵轉(zhuǎn)速的方式來控制水位，能夠提高能源的利用率；用PLC來進(jìn)行控制，控制效果比較好，能滿足蒸汽發(fā)生器水位控制的要求；運用現(xiàn)場總線技術(shù)，可以節(jié)省系統(tǒng)的布線，對系統(tǒng)的擴(kuò)充也非常的方便；運用上位機(jī)畫面顯示，能夠使操作員在控制室既可以了解現(xiàn)場設(shè)備或現(xiàn)場儀表的工作狀況，也能對設(shè)備進(jìn)行參數(shù)調(diào)整，還可以預(yù)測或?qū)ふ夜收?，使設(shè)備始終處于操作員的遠(yuǎn)
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