【正文】 十三周的畢業(yè)設(shè)計(jì)使我獲益頗多，我得到了很多老師和同學(xué)的幫助。我們看到，系統(tǒng)在啟動(dòng)時(shí)選擇最佳參數(shù)使系統(tǒng)較快的達(dá)到穩(wěn)定，穩(wěn)定后選擇穩(wěn)定性好的參數(shù)而后根據(jù)不同的擾動(dòng)選擇參數(shù)，面對(duì)單位擾動(dòng)時(shí)仍使用穩(wěn)定性好的參數(shù)，受到較大的單位隨機(jī)擾動(dòng)時(shí)，選擇最佳系統(tǒng)參數(shù)使系統(tǒng)盡快恢復(fù)穩(wěn)定。主動(dòng)量與從動(dòng)量在t=0s時(shí)同時(shí)加單位隨機(jī)擾動(dòng)，看系統(tǒng)是否可以自我調(diào)節(jié)，達(dá)到預(yù)期效果，如圖426為雙閉環(huán)系統(tǒng)主、從動(dòng)量加入單位隨機(jī)擾動(dòng)的Simulink框圖，得到仿真曲線如圖427圖所示。現(xiàn)在我們知道沒(méi)有隨機(jī)擾動(dòng)時(shí)系統(tǒng)控制性能很好，現(xiàn)在我們給主動(dòng)量和從動(dòng)量都加入單位隨機(jī)擾動(dòng)量，看系統(tǒng)有無(wú)自動(dòng)的調(diào)節(jié)能力，最后輸出能否跟隨輸入變化。其Simulink框圖運(yùn)行的結(jié)果如圖421所示。但超調(diào)過(guò)大，當(dāng)外界干擾較強(qiáng)時(shí)系統(tǒng)可控性變差。圖410 ，時(shí)，主動(dòng)閉環(huán)系統(tǒng)Simulink框圖圖411 ，時(shí)，主動(dòng)閉環(huán)系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線由圖可知，調(diào)節(jié)，時(shí)，系統(tǒng)基本達(dá)到振蕩臨界要求，即無(wú)超調(diào)的理想曲線。圖44 主動(dòng)量控制系統(tǒng)等幅振蕩的Simulink框圖 圖45 主動(dòng)量控制系統(tǒng)階躍響應(yīng)等幅振蕩此時(shí)，由圖知，振蕩周期，則： （41） （42） （43） 那么，PI調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)可以確定為（比例系數(shù)，）。⑶整定主動(dòng)量和從動(dòng)量控制器參數(shù)。 G12=G1*G2。圖41 主動(dòng)量無(wú)調(diào)節(jié)器開環(huán)系統(tǒng)Bode圖由主動(dòng)量無(wú)調(diào)節(jié)器開環(huán)系統(tǒng)Bode圖可知，系統(tǒng)幅值裕度Gm=，相角裕度Pm=176。應(yīng)用頻域特性分析法，繪制Bode圖，其MATLAB程序如下： num1=3。或幅值裕度Gm1，表示系統(tǒng)不穩(wěn)定。這三種曲線就是頻域分析的三種工具。這對(duì)DEH系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行中參數(shù)的整定、修改起到了預(yù)測(cè)和指導(dǎo)作用。 第四章 雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真 MATLAB概述火電廠是高度重視安全生產(chǎn)的企業(yè)之一，控制系統(tǒng)一旦投入運(yùn)行，是不允許無(wú)關(guān)人員隨便亂動(dòng)的。㈡ 雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)主流量控制環(huán)實(shí)現(xiàn)定值控制，從流量控制環(huán)實(shí)現(xiàn)自身的穩(wěn)定控制和對(duì)主流量變化的跟蹤，從而實(shí)現(xiàn)主、從流量的比值恒定。如此反復(fù)試湊，直到有一組合適的積分時(shí)間和比例帶。經(jīng)驗(yàn)法可以說(shuō)是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行參數(shù)試湊的方法，它首先根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)置一組調(diào)節(jié)器參數(shù)，然后將系統(tǒng)投入閉環(huán)運(yùn)行，待系統(tǒng)穩(wěn)定后作階躍擾動(dòng)試驗(yàn)，觀察調(diào)節(jié)過(guò)程；如果過(guò)渡過(guò)程不令人滿意，則修改調(diào)節(jié)器參數(shù)，再作階躍擾動(dòng)試驗(yàn)，觀察調(diào)節(jié)過(guò)程；反復(fù)上述試驗(yàn)，直到調(diào)節(jié)過(guò)程滿意為止。記錄下4:1（或10:1）的衰減振蕩過(guò)程曲線。一般振蕩持續(xù)4～5個(gè)振幅即可，試驗(yàn)記錄曲線。在熱工生產(chǎn)過(guò)程中，比較實(shí)用的是現(xiàn)場(chǎng)整定方法，即通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試來(lái)選擇調(diào)節(jié)器的參數(shù)。 調(diào)節(jié)器的參數(shù)整定法控制系統(tǒng)的整定是指在控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)已經(jīng)確定、控制儀表與控制對(duì)象等都處在正常狀態(tài)的情況下，適當(dāng)選擇調(diào)節(jié)器的參數(shù)()使控制儀表的特性和控制對(duì)象的特性配合，從而使控制系統(tǒng)的運(yùn)行達(dá)到最佳狀態(tài)，取得最好的控制效果。干擾對(duì)過(guò)程控制的影響主要體現(xiàn)在：系統(tǒng)模型識(shí)別精確性降低、系統(tǒng)模型參數(shù)離散性變大、系統(tǒng)遠(yuǎn)離原模型靜態(tài)工作點(diǎn)、系統(tǒng)工作進(jìn)入非線性區(qū)等。系統(tǒng)響應(yīng)越快，說(shuō)明系統(tǒng)的輸出復(fù)現(xiàn)輸入信號(hào)的能力越強(qiáng)。由動(dòng)態(tài)過(guò)程可以反映系統(tǒng)內(nèi)在性能的好壞，而常見(jiàn)的評(píng)價(jià)系統(tǒng)優(yōu)劣的性能指標(biāo)也是從動(dòng)態(tài)過(guò)程中定義出來(lái)的。 圖23 微分調(diào)節(jié)階躍響應(yīng)由圖23也可以看出，當(dāng)偏差信號(hào)做幅度為E的階躍變化時(shí)，微分作用將立即產(chǎn)生，其值為偏差的KD倍。傳遞函數(shù)式為： （216）由于受控對(duì)象總存在一定的容量，調(diào)節(jié)器也存在一定的不靈敏區(qū)，因此使調(diào)節(jié)器動(dòng)作的偏差信號(hào)在實(shí)踐上肯定落后于偏差變化速度信號(hào)，被調(diào)量變化速度（即偏差變化速度）信號(hào)又稱超前信號(hào)。從響應(yīng)曲線看，只要偏差存在，積分控制作用一直增加；換言之，只有偏差為零時(shí)，積分作用才停止變化。 積分控制對(duì)控制性能的影響比例調(diào)節(jié)規(guī)律的特點(diǎn)是控制及時(shí)，控制作用貫穿整個(gè)調(diào)節(jié)過(guò)程，因此它是基本的調(diào)節(jié)作用。比例調(diào)節(jié)器的階躍響應(yīng)曲線如下圖21所示。按比值系數(shù)公式得： （22）若對(duì)應(yīng)變送器的測(cè)量范圍（或稱比值控制器輸入端的主、從物料信號(hào)范圍）分別為：0～Q1max和0～Q2max 則折算成比值控制器的比值系數(shù)為： （23）2. 非線性檢測(cè)法的比值系數(shù)計(jì)算非線性檢測(cè)法的比值系數(shù)計(jì)算較為復(fù)雜，應(yīng)根據(jù)具體情況具體分析。此類在諸物料中起主導(dǎo)作用的物料應(yīng)選擇為主物料，其它物料選為從物料。（3）變比值控制選用 當(dāng)兩種物料流量的比值與主被控制量（主動(dòng)量和從動(dòng)量之外的第三參量）有內(nèi)在關(guān)系，需要根據(jù)主動(dòng)量的測(cè)得值和主被控制量的給定值調(diào)整主從物料流量的比值實(shí)現(xiàn)對(duì)主被控制量給定值的跟蹤控制（或定值控制）時(shí)，應(yīng)選用變比值控制方案。（1）當(dāng)主物料量受到干擾發(fā)生波動(dòng)時(shí)，除法器輸出要發(fā)生改變，從物料控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)從物料控制閥門開度，使從動(dòng)量也發(fā)生變化，保證主物料量和從物料量比值不變。 變比值控制系統(tǒng)單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)和雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)有一個(gè)共同的特點(diǎn)：通過(guò)控制系統(tǒng)維持物料的供應(yīng)比值恒定，保證生產(chǎn)過(guò)程的正常進(jìn)行。這是按一定的工藝指標(biāo)自動(dòng)修正比值系數(shù)的系統(tǒng)，即變比值控制系統(tǒng)。因此，當(dāng)需要調(diào)整負(fù)荷時(shí)，只要改變主動(dòng)量回路控制器的給定值，就可同步調(diào)整主動(dòng)量和從動(dòng)量，并保持主動(dòng)量和從動(dòng)量的比值不變。副流量回路：抑制副回路中的擾動(dòng)，使副流量與主流量成比值關(guān)系。當(dāng)擾動(dòng)消除后，主、副流量都恢復(fù)到原設(shè)定值上，其比值不變，并且主、副流量變化平穩(wěn)。利用如圖14所示的單閉環(huán)比值控制的方式可以實(shí)現(xiàn)螢石與石灰石比例的恒定，達(dá)到了提高水泥質(zhì)量的目的。單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)適用于負(fù)荷變化不大，主流量不可控制，兩種物料間的比值要求較精確的生產(chǎn)過(guò)程。當(dāng)主流量受到擾動(dòng)時(shí)，則按預(yù)先設(shè)置好的比值使其輸出成比例變化，即改變的給定值。開環(huán)比值控制是理解比例控制工作機(jī)理的基礎(chǔ)，在實(shí)際工程上很少應(yīng)用。凡構(gòu)成一個(gè)閉環(huán)以下的比值控制系統(tǒng)稱為簡(jiǎn)單比值控制系統(tǒng)；凡構(gòu)成兩個(gè)閉環(huán)以上的比值控制系統(tǒng)稱為復(fù)雜比值控制系統(tǒng)。，也稱為主動(dòng)量: 在要保持一定比例關(guān)系的物料中，把起主導(dǎo)作用的物料，稱為主物料（主動(dòng)量），因?yàn)樵谶^(guò)程控制中經(jīng)常保持比例的參數(shù)是流量，故常用Q1表示。這種控制方式在化工、制藥領(lǐng)域中大量存在。本章主要介紹單閉環(huán)比值、雙閉環(huán)比值、串級(jí)比值及變比值的比值控制系統(tǒng)。它是汽油成品出廠的最后一道工和煉廠生產(chǎn)成品油的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，也是保證汽油質(zhì)量指標(biāo)滿足環(huán)保和質(zhì)量規(guī)格要求重要手段，調(diào)合效益在生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益中占有舉足輕重的地位。內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書比值控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真引 言配料系統(tǒng)是許多工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的重要組成部分，其配料過(guò)程是否按照規(guī)定的配比進(jìn)行是衡量產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵。通過(guò)以上分析可見(jiàn)，在配料過(guò)程中對(duì)生產(chǎn)產(chǎn)品的各種原料的比值進(jìn)行控制顯得尤為重要，常用比值控制來(lái)解決此類問(wèn)題。 比值控制系統(tǒng)定義工業(yè)中存在著大量按原料配比進(jìn)行生產(chǎn)的過(guò)程，要求將原料配比進(jìn)行控制，然而配比的變化往往意味著產(chǎn)品產(chǎn)量下降、質(zhì)量下降、能量浪費(fèi)、物料浪費(fèi)、成本提高、環(huán)境污染、甚至安全事故。 比值控制原理　在煉油、化工、制藥等許多生產(chǎn)過(guò)程中，經(jīng)常需要兩種物料或兩種以上的物料保持一定的比例關(guān)系。，也稱為從動(dòng)量: 另一種隨主物料的變化而成比例地變化的物料稱為從物料（從動(dòng)量），常用Q2表示。比值控制系統(tǒng)可籠統(tǒng)分為：開環(huán)比值控制系統(tǒng)、單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)、雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)、串級(jí)比值及變比值控制系統(tǒng)等。 單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)是在開環(huán)比值控制系統(tǒng)上增加對(duì)副物料的閉環(huán)控制回路，用以實(shí)現(xiàn)主、副物料的比值保持不變。根據(jù)給定值的變化，發(fā)出控制命令以改變調(diào)節(jié)閥的開度，使副流量跟隨主流量而變化，從而保證原設(shè)定的比值不變。（2）當(dāng)主物料流量不變，副物料流量受到擾動(dòng)變化時(shí)，可通過(guò)副流量的閉合回路調(diào)整副物料流量使之恢復(fù)到原設(shè)定值，保證主、副物料流量比值一定。 圖14 螢石單閉環(huán)比值控制自動(dòng)配料系統(tǒng)框圖圖中粗線代表物料運(yùn)送，細(xì)線代表控制線路。當(dāng)系統(tǒng)需要升降負(fù)荷時(shí)，只要改變主流量的設(shè)定值，主、副流量就會(huì)按比例同時(shí)增加或減小，從而克服上述單閉環(huán)比值系統(tǒng)的缺點(diǎn)。 擾動(dòng)消除后，=R，＝ 升降負(fù)荷時(shí)，可改變R(s) 圖16 雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)原理框圖在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，對(duì)自動(dòng)化的要求較高。雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)適用于主副流量擾動(dòng)頻繁，負(fù)荷變化較大，同時(shí)保證主、副物料總量恒定的生產(chǎn)過(guò)程。串級(jí)比值控制系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)時(shí)，主、副流量恒定，分別將測(cè)量變送器后送至除法器，其輸出即為比值，作為的測(cè)量信號(hào)，此時(shí)主參數(shù)也恒定。實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，物料按比例輸入并不是最終目的，一般最終目的是生產(chǎn)過(guò)程的結(jié)果，如發(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)生的電能，自來(lái)水氯氣消毒系統(tǒng)輸出水的質(zhì)量與流量等。（2）當(dāng)從物料量受到干擾發(fā)生波動(dòng)時(shí)，和單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)及雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)一樣，調(diào)節(jié)從物料流量，保證主物料量和從物料量比值不變。 主從物料的選擇在比值控制中，主從物料的選擇影響系統(tǒng)的控制方向、產(chǎn)品質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)性及安全性。（4）流量大小原則 選擇流量較小的物料作從物料，這樣控制過(guò)程中控制閥的開度較小，系統(tǒng)控制靈敏，當(dāng)然系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可能也會(huì)小些。流量的非線性檢測(cè)一次儀表有差壓式流量計(jì)、靶式流量計(jì)等。由圖可以看出，在t時(shí)刻前，系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)；t時(shí)刻偏差信號(hào)e(t)發(fā)生階躍變化，對(duì)于定值控制系統(tǒng)，即被調(diào)量產(chǎn)生階躍變化，調(diào)節(jié)輸出控制作用u(t)將成比例的變化，而且?guī)缀跏峭瑫r(shí)產(chǎn)生的。然而比例調(diào)節(jié)不能保證系統(tǒng)無(wú)差，因此對(duì)于一些要求較高的控制（定值調(diào)節(jié)）還需引入積分調(diào)節(jié)規(guī)律，實(shí)現(xiàn)無(wú)差調(diào)節(jié)。這表明系統(tǒng)達(dá)到再次穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，被調(diào)量的偏差必然為零。被調(diào)量的變化速度往往反映了對(duì)象流入量與流出量之間的不平衡狀態(tài)，因此對(duì)慣性較大的對(duì)象，在調(diào)節(jié)器中加入微分調(diào)節(jié)作用實(shí)現(xiàn)超前調(diào)節(jié)，無(wú)疑將大大改善調(diào)節(jié)過(guò)程。從這一點(diǎn)上與比例作用相比，調(diào)節(jié)及時(shí)且作用強(qiáng)。對(duì)系統(tǒng)性能的基本要求有三個(gè)方面。準(zhǔn)確性是由輸入給定值與輸出響應(yīng)的終值之間的差值來(lái)表征的，它反映了系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度。干擾的主要后果是使控制系統(tǒng)處于不穩(wěn)定，甚至使不安全工作狀態(tài)。顯然，如果控制對(duì)象的運(yùn)行方式不當(dāng)，或者系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案不合理，測(cè)量?jī)x表和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)選型不當(dāng)，安裝質(zhì)量不高等，則無(wú)論怎樣整定調(diào)節(jié)器的參數(shù)，也不能滿足調(diào)節(jié)質(zhì)量的要求。但是現(xiàn)場(chǎng)整定也要在正確的理論指導(dǎo)下才能有效進(jìn)行并解決所能發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，若