【正文】 案以及系統(tǒng)的構(gòu)成方式，畫(huà)出控制流程圖，完成儀表選型，接線圖； 2020 年 1 月 3日 1 月 6 日 控制系統(tǒng)方框圖，分析被控對(duì)象特性，選擇控制算法； 1 月 7日 1 月 8日 進(jìn)行系統(tǒng)仿真，調(diào)節(jié)控制參數(shù)，分析系統(tǒng)性能 ； 1 月 8日 1 月 9 日 編寫(xiě)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 1 月 10日 答辯 學(xué)科管理部審查意見(jiàn)： 簽字： 年 月 日 中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 目 錄 一．換熱器工作原理及結(jié)構(gòu)特點(diǎn) ................................................ 1 換熱器的簡(jiǎn)介及分類 ..................................................... 1 ....................................................... 1 二．控制方案的選擇 .......................................................... 3 被控對(duì)象的特性分析 ..................................... 3 被控對(duì)象靜態(tài)特性分析 .............................................. 4 被控對(duì)象動(dòng)態(tài)特性分析 .............................................. 6 三．儀表的選型及參數(shù)的確定 .................................................. 11 流量測(cè)量?jī)x ............................................................ 11 調(diào)節(jié)器 ................................................................ 12 調(diào)節(jié)閥 ................................................................ 13 四．控制系統(tǒng)的仿真 ......................................................... 14 各個(gè)環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)及各個(gè)參數(shù)的確定 ...................................... 14 五．課程設(shè)計(jì)總結(jié) ........................................................... 18 六．主要參考文獻(xiàn) ............................................ 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 圖 2 換熱器控制流程圖 由于冷流體的傳熱符合熱量平衡方程式 【 2】工程熱力學(xué)，熱力平衡部分 ，又符合傳熱速率方程式，通過(guò)對(duì)換熱器 靜態(tài)特性分析部分的內(nèi)容，因此有下列關(guān)系 ? ?2 2 2 2oiG c T T K F T? ? ? （ 119） 整理后得 2222oiKF TTTGc??? （ 120） 當(dāng)從上式可看出，在傳熱面積 F 、冷流體進(jìn)口流量 2G 、溫度 2iT 和比熱容 2c 一定的情況下，影響冷流體出口溫度 2oT 的因素主要為傳熱系數(shù) K 及平均溫差 T? 。 4) 控制傳熱面積 從傳熱速率方程 q KF T?? 來(lái)看，使傳熱系數(shù) K 和傳熱平均溫差 T? 基本保持不變，調(diào)節(jié)傳熱面積 F 可能改變傳熱量，從而達(dá)到控制出口溫度的目的。 （ 2）冷流體入口溫度 2iT 對(duì)熱流體出口溫度 1oT 的影響，即 21ioTT? ?? 通道的靜態(tài)放大倍數(shù)。 建立分布參數(shù)對(duì)象的數(shù)學(xué)模型，同樣是從熱量動(dòng)態(tài)平衡方程入手，但這時(shí)必須取微元來(lái)分析問(wèn)題，并假設(shè)這一微元中各點(diǎn)溫度相同。如用傳遞函數(shù)來(lái)描述，可為 : ? ? ? ?? ?21211sKG s eT s T s ??? ?? （ 115） 式中 :K— 各通道的靜態(tài)放大倍數(shù)； 1 1 2 21 //2W G W GT ?? （ 116） 1 1 2 22 //8W G W GT ?? （ 117） 1 2 1 2W W G G、 、 、 — 分別為熱流體和冷流體的儲(chǔ)存量和流量。即有 ? ?? ?2 2 2i12 1 1i 1o oc T TGG c T T?? ? （ 21） 從而達(dá)到換熱器冷熱流體的溫度同時(shí)得到控制的目的。 % 量程 比 1:10； 1:15 阻力損失系數(shù) Cd 輸出信號(hào) 傳感器：脈沖頻率信號(hào) ~ 3000Hz 低電平≤ 1V 高電平≥ 6V 變送器：兩線制 4 ~ 20mADC電流信號(hào) 調(diào)節(jié)器 選擇 SK－ 808/900 系列智能 PID 調(diào)節(jié)儀 [8] 圖 7 SK－ 808/900系列智能 PID調(diào)節(jié)儀 智能 PID 調(diào)節(jié)儀與各類傳感器、變送器配合使用，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度、壓力、液位、容量、力等物理量的測(cè)量，并配合各種執(zhí)行器對(duì)電加熱設(shè)備和電磁、電力、氣動(dòng)閥門(mén)進(jìn)行 PID 調(diào)節(jié)和控制、報(bào)警控制、數(shù)據(jù) 采集等。這對(duì)于有些要求精度高的場(chǎng)合是不太合適的，因?yàn)樨?fù)荷波動(dòng)會(huì)給控制過(guò)程帶來(lái)一定的影響，這是單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)所無(wú)法克服的一個(gè)弱點(diǎn)。 圖 10 系統(tǒng)仿真模型 應(yīng)用臨界比值度法，調(diào)成等幅振蕩時(shí)采用經(jīng)驗(yàn)法，先設(shè)定 P=4 I=D=0 圖 11 P=4 中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 16 圖 12 P=5 圖 13 P= 時(shí) 等幅振蕩 中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 17 圖 14 系統(tǒng)流量特性隨時(shí)間的相應(yīng)特性曲線 圖 15 系統(tǒng)溫度響應(yīng)特性曲線 中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 18 從仿真結(jié)果看，當(dāng)閉環(huán)內(nèi)部遇到階躍干擾時(shí)，可以較好的保持穩(wěn)定，對(duì)于流量隨時(shí)間的相應(yīng)特性曲線如圖 13 所示，系統(tǒng)溫度響應(yīng)特性曲線如圖 14 所示，在仿真結(jié)果中可以看到，系統(tǒng)在受到階躍干擾時(shí)，流量能很快的保持穩(wěn)定，此時(shí)，參數(shù)整定的結(jié)果為：82m a x*???????PuPuKcTiKcIKcKcP 五．課程設(shè)計(jì)總結(jié) 本設(shè)計(jì)方案由于采用的是單