【正文】 內(nèi)?？刂蒲芯烤C述 [J] 電氣自動(dòng)化 , 20xx,12(1),0115. [3]陳夕松 .過(guò)程控制系統(tǒng) [M] .北京 .科學(xué)出版社 ,20xx. [4]趙曜 . 最小能量有限拍魯棒控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) [J]. 自動(dòng)化學(xué)報(bào) , 1993, 19(3): 340345. [5] Chawkul N, Budman H, Douglas P L. The integration of design and control: IMC control and robustiness[J]. Computers amp。求學(xué)歷程是艱苦的，但又是快樂(lè)的，感謝在這四年的學(xué)年中結(jié)識(shí)的各位生活和學(xué)習(xí)上的摯友讓我得到了人生最大的一筆財(cái)富。四年的大學(xué)生活在這個(gè)季節(jié)即將劃上一個(gè)句號(hào)，而于我的人生卻只是一個(gè)逗號(hào)，我將面對(duì)又一次征程的開始。由于閥門開合比 較慢，流量只能從趨勢(shì)上跟蹤設(shè)定值，振蕩很大。 IMC的控制性能與 PID控制相當(dāng)，而理論清晰、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，只需要整定一個(gè)參數(shù)就能得到很好的效果，比需要憑借經(jīng)驗(yàn)試湊的 PID整定要方便得多，體現(xiàn)出了先進(jìn)控制算法的優(yōu)越性。該模塊接收傳感器傳來(lái)的 0~27648信號(hào)，并將其標(biāo)定為實(shí)際物理值。 IMC 算法的計(jì)算流程 IMC是一種基于模型的控制，與 PID算法相比，他對(duì)模型精度的依賴比較強(qiáng)。其 特性為： 2 線制連接技術(shù)連接的傳感器，測(cè)量值輸出分辨率為 12 位，負(fù)載達(dá)到 500? 時(shí)，雙極性輸出，防短路電流輸出，小于 1ms 的較短更新時(shí)間。 Inline 數(shù)字量輸入模塊專門用于連接從如控制開關(guān)，限位開關(guān)或接近開關(guān)引出的數(shù)字量信號(hào)。簡(jiǎn)而言之，它們即使在分布式系統(tǒng)中也是適用于中小型應(yīng)用場(chǎng)合的理想解決方案。 檢測(cè)儀表 :壓力，液位，流量傳感器。 其中由 1169176????picpc kk???? 可以得到 P=176， I=， D=0 東南大學(xué)成賢學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告 17 第四章 液位過(guò)程控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) 該液位控制系統(tǒng)主要控制電動(dòng)閥按照預(yù)定的工藝及功能要求執(zhí)行動(dòng)作。 2 11 1()1 ppI D Ic I F p psssC s k s s k s??? ? ?? ? ? ??? ?? ? ? ????? ??? ? ? ??? ? ? ? ?? () 根據(jù) 和第二章 得到的過(guò)程模型 ()mGs，可得： 1169176????picpc kk???? 進(jìn)行閉環(huán)仿真，考慮系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能和魯棒性，調(diào)整 ? 大小。所以系統(tǒng)采用串級(jí)制 ,結(jié)構(gòu)如圖 33 所示 ：主 控 制 器 副 控 制 器 液 位流 量? ?? ?二 次干 擾一 次干 擾控 制 閥檢 測(cè) 變 送檢 測(cè) 變 送 圖 33 串級(jí)控制系統(tǒng)方框圖 基于內(nèi)?？刂频?PID 控制器設(shè)計(jì) 在化工機(jī)械等過(guò)程工業(yè)生產(chǎn)中，控制器的 主要類型是 PID 調(diào)節(jié)器。 這里取 r=1， ? 暫時(shí)取 40，可以得到： ?? 14015011169)( ??? sssGc （ ） 需要注意的是，因?yàn)槭?()中的控制器是基于零極點(diǎn)相消原理來(lái)設(shè)計(jì)的，因而這種形式的內(nèi)?？刂扑惴ú荒軕?yīng)用于開環(huán)不穩(wěn)定過(guò)程 [13]。然而，由于內(nèi)?？刂茖?duì)模型有較強(qiáng)的依賴性 [10]，這也限制了它在工業(yè)過(guò)程中的推廣應(yīng)用。 此時(shí) 模型的輸出 )(~sY 與過(guò)程輸出 )(sY 相等，反饋信號(hào)為零。 （ 6）多次試驗(yàn)，在加正階躍和負(fù)階躍等相同情況下，做多次試驗(yàn)，取得合理模型。 具體步驟以其中一次實(shí)驗(yàn)為例進(jìn)行說(shuō)明： （ 1）開機(jī)上電后，啟動(dòng)變頻器，在上位機(jī)上設(shè)置閥門開度 20%大小。機(jī)理建模分析，液位模型是一個(gè)一階慣性環(huán)節(jié)，設(shè)傳遞函數(shù)為 () 1p KGs Ts? ?，需要求的增益和時(shí)間常數(shù)。為了得到精確的測(cè)試結(jié)果，應(yīng)注意以下事 項(xiàng) [7]： 1） 合理選擇階躍擾動(dòng)信號(hào)的幅度，既不能太大，以免影響正常生產(chǎn)，也不能過(guò)小，以防止被控過(guò)程的不真實(shí)。這些數(shù)據(jù)或曲線就可以用來(lái)表示對(duì)象特性。這離不開對(duì)被控對(duì)象特性的了解，而且主要是依靠對(duì)象的穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行優(yōu)化 4）優(yōu)化控制系統(tǒng)及設(shè)計(jì)控制算法 ──在系統(tǒng)優(yōu)化和確定控制算法的過(guò)程中，需要以被控對(duì)象的數(shù)學(xué) 模型為依據(jù)。 水箱 水池 泵 2 3 1 液位傳感器 東南大學(xué)成賢學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告 7 液位過(guò)程建模 在控制系統(tǒng)的性能分析和方案設(shè)計(jì)中，對(duì)象數(shù)學(xué)模型的準(zhǔn)確性在控制系統(tǒng)中具有決定性的作用。 (3)渦輪流量傳感器 用來(lái)檢測(cè)單相 水泵動(dòng)力支路的流量，包括供水流量以及出水流量。 東南大學(xué)成賢學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告 4 第二章 過(guò)程建模 本章概要介紹了 HGK1 型過(guò)程控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及其功能，以及在此實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上建立的液位控制系統(tǒng)。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)可以了解IMC這種先進(jìn)的控制算法，學(xué)習(xí)掌握 IMC算法原理及其在液位控制過(guò)程中的實(shí)現(xiàn)方法，掌握基于階躍響應(yīng)的過(guò)程建模方法以及在 MATLAB環(huán)境下的 IMC仿真實(shí)現(xiàn)方法，編寫 IMC應(yīng)用軟件和組態(tài)軟件等。其中基于內(nèi)?？刂频?PID控制不僅保留了傳統(tǒng) PID控制的優(yōu)點(diǎn)，而且具有整定參數(shù)少，適用于時(shí)滯控制系統(tǒng)的特點(diǎn)。 內(nèi)模控制的發(fā)展現(xiàn)狀與前景 內(nèi)?？刂?(IMC)產(chǎn)生的背景主要有兩個(gè)方面：一是為了對(duì)當(dāng)時(shí)提出的兩種預(yù)測(cè)控制算法MAC和 DMC進(jìn)行系統(tǒng)分析；其次是作為 Smith預(yù)估器的一種擴(kuò)展，使設(shè)計(jì)更為簡(jiǎn)便，魯棒及抗擾性大為改善。理論分析和仿真實(shí)驗(yàn)表明 IMC 也是多變量過(guò)程調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)的重要方法之一。 IMCPID。為進(jìn)一步提高控制系統(tǒng)的動(dòng)靜態(tài)性能，設(shè)計(jì)采用串級(jí) IMC 控制方案，既提高了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，又保證了系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度。內(nèi)模控制具有很多優(yōu)點(diǎn)，如設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，控制性能好，性能分析優(yōu)越等。隨著工業(yè)過(guò)程自動(dòng)化的普及，過(guò)程控制越來(lái)越受到控制界的廣泛關(guān)注。編寫基于 PLC 的 IMC 應(yīng)用軟件，以及基于 PC 上位機(jī)的應(yīng)用組態(tài)軟件，實(shí)現(xiàn)液位過(guò)程的自動(dòng)控制和監(jiān)督管理，仿真和實(shí)驗(yàn)證明了該方 案的有效性。 PLC control III 目 錄 摘要 .................................................................................................................................................. ? Abstract ............................................................................................................................................?? 目 錄 ......................................................................................................................................... ? 第一章 引言 .................................................................................................................................... 1 引言 ................................................................................................................................... 1 內(nèi)?？刂频陌l(fā)展現(xiàn)狀與前景 ................................................................................................ 1 本文的研究目的 .................................................................................................................... 2 該論文基于內(nèi)模控制的 PID 在過(guò)程控制中的應(yīng)用研究的主要工作內(nèi)容和章節(jié)如下：................................................................................................................................................. 3 第二章 過(guò)程建模 ............................................................................................................................. 4 系統(tǒng)裝置簡(jiǎn)介 ..................................................................................................................... 4 液位過(guò)程建模 ..................................................................................................................... 7 建立過(guò)程數(shù)學(xué)模型的目的 ......................................................................................... 7 過(guò)程數(shù)學(xué)模型的求取方法 ......................................................................................... 8 液位試驗(yàn)建模 .......................................................................................................... 9 液位建模步驟 .......................................................................................................... 9 第三章 內(nèi)?？刂圃砑胺抡嫜芯? ................................................................................................... 11 內(nèi)?？刂破髟? ................................................................................................................ 11 IMCPID 原理 .......................................................................................................... 12 內(nèi)?？刂破髟O(shè)計(jì) .................................................................................................................. 13 流量的串級(jí)控制設(shè)計(jì) ................................................................................................. 14 基于內(nèi)?？刂频?PID 控制器設(shè)計(jì) ...................................