【正文】 5. Matlab仿真，記錄調(diào)節(jié)器參數(shù)值以及仿真結(jié)果曲線。先將儲(chǔ)水箱中貯足水量，然后將閥F2F2F29全開，其余閥門都關(guān)閉。4. 在Matlab上進(jìn)行仿真，調(diào)節(jié)控制器參數(shù)，獲得最佳控制效果。6. 控制系統(tǒng)連線示意圖及說明，記錄最佳控制結(jié)果的調(diào)節(jié)器參數(shù)以及結(jié)果曲線。磁力驅(qū)動(dòng)泵1為380V磁力驅(qū)動(dòng)泵，磁力驅(qū)動(dòng)泵2為220V磁力驅(qū)動(dòng)泵。2）鍋爐夾套加冷卻水當(dāng)鍋爐夾套中注滿冷卻水，這相當(dāng)于改變了鍋爐內(nèi)膽環(huán)境的溫度，使其散熱作用增強(qiáng)。因此，這樣的過程必然會(huì)產(chǎn)生較明顯的超調(diào)量和較長的調(diào)節(jié)時(shí)間，所以，具有純遲延的過程是比較難控制的過程，其難控程度隨著純遲延占整個(gè)過程動(dòng)態(tài)的份額的增加而增加，而路徑的長度和物流的速度是構(gòu)成純滯后的因素。課題三 溫度的滯后控制一 設(shè)計(jì)任務(wù)的描述在了解、掌握和熟悉盤管溫度滯后控制系統(tǒng)的工藝流程和生產(chǎn)過程的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性的基礎(chǔ)之上，根據(jù)生產(chǎn)過程對控制系統(tǒng)所提出的安全性、經(jīng)濟(jì)性和穩(wěn)定性要求，應(yīng)用控制理論對控制系統(tǒng)進(jìn)行分析和綜合，最后采用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)予以實(shí)現(xiàn)。2. 被控對象以及儀器儀表的描述。電動(dòng)調(diào)節(jié)閥使用：電動(dòng)閥上電后切不可用手來旋轉(zhuǎn)黑色手輪，斷開控制信號(hào)后，閥位有保持功能，也不可旋轉(zhuǎn)手輪，只有在斷開AC220V后，才可使用手動(dòng)，在一般情況下無須手動(dòng)。ADDR=1。試驗(yàn)法在實(shí)際的應(yīng)用中的關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)是過程響應(yīng)曲線的獲得，其中獲得的方法有階躍響應(yīng)曲線法和矩形脈沖響應(yīng)曲線法兩種。電動(dòng)調(diào)節(jié)閥接受來自調(diào)節(jié)器4～20mADC信號(hào)U，將其轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的閥門開度，以改變閥截流面積的大小，從而改變流量。雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)中的兩個(gè)控制回路是通過比值器發(fā)生聯(lián)系的，若除去比值器，則為兩個(gè)獨(dú)立的單回路系統(tǒng)。Ⅰ).雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如下：從圖中可以看出，雙閉環(huán)比值系統(tǒng)和簡單系統(tǒng)有一個(gè)顯著的區(qū)別，即其在結(jié)構(gòu)上由一個(gè)定值控制的主動(dòng)量回路（Q1）和一個(gè)隨主動(dòng)量變化的從動(dòng)量隨動(dòng)控制回路（Q2）組成，并通過比值器發(fā)生聯(lián)系?？刂品桨傅倪x擇要根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)和技術(shù)指標(biāo)要求，綜合考慮安全性、穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性和技術(shù)實(shí)施的可行性進(jìn)行反復(fù)比較得來的。2. 分析控制系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)的動(dòng)態(tài)特性，從實(shí)驗(yàn)中獲得各環(huán)節(jié)的特性曲線，建立被控對象的數(shù)學(xué)模型。4. 完成對象的特性曲線的測試，建立對象的數(shù)學(xué)模型。先將儲(chǔ)水箱中貯足水量，鍋爐內(nèi)膽的的進(jìn)水閥為F112，夾套進(jìn)水閥F113；鍋爐內(nèi)膽和夾套的出水閥分別為F212和F211；鍋爐內(nèi)膽溫度傳感器為PT100，TT1，夾套溫度溫度傳感器為PT100，TT2；AI智能調(diào)節(jié)儀表中Sn設(shè)置為21。如果要使內(nèi)膽的水溫達(dá)到夾套無水時(shí)相同的值，則需要提高可控硅的整流電壓，增加調(diào)節(jié)器的輸出值。一旦發(fā)生了共振，系統(tǒng)就會(huì)失去控制，不僅控制品質(zhì)惡化，如不及時(shí)處理，甚至可以導(dǎo)致生產(chǎn)事故，引起嚴(yán)重的后果。為了發(fā)揮這一特殊作用，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，副參數(shù)的選擇應(yīng)使得副環(huán)盡可能多的包括一些擾動(dòng)。實(shí)際上，由于串級(jí)系統(tǒng)的副調(diào)節(jié)器增益往往很大，調(diào)節(jié)閥的動(dòng)作幅度也相應(yīng)增大，有時(shí)可能處于飽和狀態(tài)，因此串級(jí)控制系統(tǒng)的實(shí)際效果要比表中估算的結(jié)果略為差一些。其次，由于副環(huán)起了改善對象動(dòng)態(tài)特性的作用，因此可以加大主調(diào)節(jié)器的增益，提高系統(tǒng)的工作頻率。應(yīng)該指出，系統(tǒng)中盡管有兩個(gè)調(diào)節(jié)器，它們的作用各不相同。在過程控制系統(tǒng)的學(xué)習(xí)中我們學(xué)習(xí)到控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有單回路控制、串級(jí)控制（雙回路控制）、比值控制（特殊多變量控制）、前饋控制與大滯后控制（補(bǔ)償控制）、分程與選擇控制（非線性切換控制）、多變量解耦控制（多輸入多輸出解耦）等等。4. 在Matlab上進(jìn)行仿真，調(diào)節(jié)控制器參數(shù)，獲得最佳控制效果。3. 把調(diào)節(jié)器設(shè)置于手動(dòng)操作位置，通過調(diào)節(jié)器增/減的操作改變其輸出量的大小，使水箱的液位處于某一平衡位置。若令Q1(s)作階躍擾動(dòng)，即Q1(s)=，則H（S）==K對上式取拉氏反變換得h(t)=KX0(1)當(dāng)t—∞時(shí)，h（∞）=KX0，因而有K=h（∞）/X0=輸出穩(wěn)態(tài)值/階躍輸入當(dāng)t=T時(shí)，則有h(T)=KX0(1e1)==(∞) 由上可知一階慣性環(huán)節(jié)的響應(yīng)曲線是一單調(diào)上升的指數(shù)函數(shù)，如圖2所示。一種是分析法，即根據(jù)過程的機(jī)理，物料或能量平衡關(guān)系求得它的數(shù)學(xué)模型；另一種是用實(shí)驗(yàn)的方法確定。2. 控制屏電源由接觸器通過起、停按鈕進(jìn)行控制。10. 各種控制算法和調(diào)節(jié)規(guī)律在開放的實(shí)驗(yàn)軟件平臺(tái)上都可以實(shí)現(xiàn)。2. 本裝置由控制對象、智能儀表綜合控制臺(tái)、計(jì)算機(jī)三部分組成，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)布局合理，造型美觀大方。5. AI人工智能調(diào)節(jié)，包含模糊邏輯PID調(diào)節(jié)及參數(shù)自整定功能的先進(jìn)控制算法。控制器本實(shí)驗(yàn)裝置基本配置的控制器有調(diào)節(jié)儀表、比值器/前饋反饋補(bǔ)償器、解耦裝置。變頻器：本裝置采用日本三菱變頻器，控制信號(hào)輸入為4～20mADC或0～5VDC，～220V變頻輸出用來驅(qū)動(dòng)三相磁力驅(qū)動(dòng)泵。Pt100傳感器精度高，熱補(bǔ)償性較好。做溫度單回路實(shí)驗(yàn)時(shí)，冷卻層的循環(huán)水可以使加熱層的熱量快速散發(fā)，使加熱層的溫度快速下降。被控對象由不銹鋼儲(chǔ)水箱、上、中、下三個(gè)串接有機(jī)玻璃圓筒形水箱、(由不銹鋼鍋爐內(nèi)膽加溫筒和封閉式外循環(huán)不銹鋼冷卻鍋爐夾套構(gòu)成)、冷熱水交換盤管和敷塑不銹鋼管道組成。7. 畫出控制系統(tǒng)連線示意圖及說明，記錄最佳控制結(jié)果的調(diào)節(jié)器參數(shù)以及結(jié)果曲線?？梢宰约禾€、連線，并連好對象、控制器、計(jì)算機(jī)。二 課程設(shè)計(jì)目的在本課程設(shè)計(jì)中，通過一個(gè)完整的生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，使學(xué)生在進(jìn)一步加深理解和掌握《過程控制系統(tǒng)》課程中所學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)之上，著重訓(xùn)練學(xué)生將《過程檢測與控制儀表》、《自動(dòng)控制原理》、《微機(jī)控制技術(shù)》和《過程工程基礎(chǔ)》等課程中所學(xué)到知識(shí)進(jìn)行綜合應(yīng)用。4. 控制方案的選擇及其論述，控制系統(tǒng)方框圖及其說明。該系統(tǒng)包括流量、溫度、液位、壓力等熱工參數(shù)，可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)參數(shù)辨識(shí)，單回路控制，串級(jí)控制，前饋—反饋控制，比值控制，解耦控制等多種控制形式。上、中、下水箱可以組合成一階、二階、三階液位單回路控制實(shí)驗(yàn)和雙閉環(huán)、三閉環(huán)液位串級(jí)控制等實(shí)驗(yàn)。壓力傳感器用來對上、中、下水箱的液位進(jìn)行檢測，因?yàn)闉槎€制，故工作時(shí)需串接24V直流電源。執(zhí)行機(jī)構(gòu)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥：采用智能型電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，用來進(jìn)行控制回路流量的調(diào)節(jié)。輸出電壓用來控制加熱器加熱，從而控制鍋爐的溫度。其中三臺(tái)型號(hào)是AI818，另一臺(tái)型號(hào)是AI708。2. 儀表面板：1塊變頻調(diào)速器面板、3塊AI/818A智能調(diào)節(jié)儀面板、1塊AI/708A智能位式調(diào)節(jié)儀、解耦裝置面板，比值器/前饋反饋裝置面板，各裝置外接線端子通過面板上自鎖緊插孔引出。7. 一個(gè)被調(diào)參數(shù)可在不同動(dòng)力源、不同執(zhí)行器、不同的工藝管路下演變成多種調(diào)節(jié)回路，以利于討論、比較各種調(diào)節(jié)方案的優(yōu)劣。、可視性好、可維護(hù)性強(qiáng)、高性能、高可靠性等突出特點(diǎn)，已成功應(yīng)用于石油化工、能源原材料、農(nóng)業(yè)自動(dòng)化、航空航天等領(lǐng)域，經(jīng)過各種現(xiàn)場的長期實(shí)際運(yùn)行，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。6. 實(shí)驗(yàn)強(qiáng)電接線插頭采用封閉式結(jié)構(gòu)，防止觸電事故的發(fā)生。閥門F1F12和F18全開，設(shè)下水箱流入量為Q1，改變電動(dòng)調(diào)節(jié)閥V1的開度可以改變Q1的大小，下水箱的流出量為Q2，改變出水閥F111的開度可以改變Q2。圖中OB即為對象的滯后時(shí)間τ，BC為對象的時(shí)間常數(shù)T，所得的傳遞函數(shù)為：H(S)= 。二 設(shè)計(jì)的要求1. 從組成、工作原理上對工業(yè)型傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)有一深刻的了解和認(rèn)識(shí)。在大多數(shù)情況下，具有單回路的簡單控制系統(tǒng)完全可以滿足工藝生產(chǎn)的要求，但是也有另外一些情況，譬如調(diào)節(jié)對象的動(dòng)態(tài)特性決定了它很難控制，而工藝對調(diào)節(jié)質(zhì)量的要求又很高；或者調(diào)節(jié)對象的動(dòng)態(tài)特性雖然并不復(fù)雜，但控制任務(wù)卻比較特殊，則單回路控制系統(tǒng)就無能為力，此時(shí)需要一種合適的復(fù)雜控制系統(tǒng)來滿足運(yùn)行的需要。無論主環(huán)或副環(huán)都有各自的調(diào)節(jié)對象，測量變送元件和調(diào)節(jié)器。分析串級(jí)控制系統(tǒng)可知串級(jí)控制系統(tǒng)具有較好的控制性能的原因歸納為：首先是副環(huán)具有快速作用，它能夠有效地克服二次擾動(dòng)的影響。但在串級(jí)系統(tǒng)中情況就不同了，負(fù)荷變化引起副回路內(nèi)各環(huán)節(jié)參數(shù)的變化，可以較少或不影響系統(tǒng)的控制質(zhì)量。 副參數(shù)的選擇應(yīng)使副回路的時(shí)間常數(shù)小，調(diào)節(jié)通道短，反應(yīng)靈敏；178。這個(gè)結(jié)論是從發(fā)揮串級(jí)系統(tǒng)特點(diǎn)的角度得到的。根據(jù)熱平衡的原理，當(dāng)內(nèi)膽中的水溫上升到某一值時(shí)，水的吸熱和放熱作用完全相等，從而使內(nèi)膽中的水溫達(dá)到平衡狀態(tài)。通常對被控對象的組成部分進(jìn)行機(jī)理分析，分析對象是由哪些部分串聯(lián)或并聯(lián)組成最終可以得出對象模型的結(jié)構(gòu)，然后根據(jù)試驗(yàn)建模法再求得模型結(jié)構(gòu)中的參數(shù)。四 課程設(shè)計(jì)報(bào)告的要求1. 完整的設(shè)計(jì)任務(wù)書。9. 參考文獻(xiàn)。三 本設(shè)計(jì)提示1. 控制方案設(shè)計(jì)的提示對于過程控制系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)與應(yīng)用而言，控制方案的設(shè)計(jì)是核心。如硝酸生產(chǎn)中的氨氧化爐，其進(jìn)料是氨氣和空氣，兩者的流量必須具有一個(gè)合適的比例，因?yàn)榘痹诳諝庵械暮浚蜏貢r(shí)在15～28％之間，高溫時(shí)在14～30％之間都有可能產(chǎn)生爆炸的危險(xiǎn)，嚴(yán)格控制其比例，使其不進(jìn)入爆炸范圍，對于安全生產(chǎn)來說十分重要。調(diào)節(jié)器1和調(diào)節(jié)器2具有自己獨(dú)立的設(shè)定值，分別控制主動(dòng)量回路和從動(dòng)量回路。由此可知