流量控制系統(tǒng)的設(shè)計與仿真畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2025-07-20 23:26 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 即看到系統(tǒng)的仿真結(jié)果。 Simulinkamp。reg。是用于動態(tài)系統(tǒng)和嵌入式系統(tǒng)的多領(lǐng)域仿真和基于模型的設(shè)計工具。對各種時變系統(tǒng)，包括通訊、控制、信號處理、視頻處理和圖像處理系統(tǒng)，Simulink提供了交互式圖形化環(huán)境和可定制模塊庫來對其進行設(shè)計、仿真、執(zhí)行和測試?！ ?gòu)架在Simulink基礎(chǔ)之上的其他產(chǎn)品擴展了Simulink多領(lǐng)域建模功能，也提供了用于設(shè)計、執(zhí)行、驗證和確認任務(wù)的相應(yīng)工具。Simulink與MATLABamp。reg。 緊密集成，可以直接訪問MATLAB大量的工具來進行算法研發(fā)、仿真的分析和可視化、批處理腳本的創(chuàng)建、建模環(huán)境的定制以及信號參數(shù)和測試數(shù)據(jù)的定義。 MATLAB界面圖3 流量控制系統(tǒng)設(shè)計方案 總體設(shè)計框架 總體設(shè)計框圖 流量控制系統(tǒng)的工作原理本次設(shè)計內(nèi)容分為兩部分：單流量控制系統(tǒng)和流量比值控制系統(tǒng)。單流量控制系統(tǒng)的控制目的是要使被控流量與設(shè)定流量相等，并且在simulink仿真系統(tǒng)里添加擾動的情況下根據(jù)對應(yīng)的控制傳遞函數(shù)進行對應(yīng)的變化并最終趨近于設(shè)定流量。系統(tǒng)的被控對象為管道閥門，通過改變閥門開度控制系統(tǒng)流量。流量比值控制系統(tǒng)需要主動量和從動量兩個變量，從動量隨著主動量的變化進行變化，同時這種變化呈現(xiàn)一種穩(wěn)定的比值關(guān)系。4 方案仿真驗證本次設(shè)計的主要內(nèi)容由于涉及比值控制系統(tǒng)，由于一些系統(tǒng)不能消除自身振蕩，總出現(xiàn)一些隨機變化，導(dǎo)致控制結(jié)果不穩(wěn)定，所以在比較各種比值控制系統(tǒng)的過程中需要仿真驗證各個方案的可行性和差別，以此來選擇較好的控制方案。在比值控制方案方面可初步選擇單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)和雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)進行比較。而單流量控制系統(tǒng)則不存在這些問題。 單閉環(huán)流量控制系統(tǒng)的simulink仿真方案首先虛擬一個單閉環(huán)流量控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，設(shè)傳遞函數(shù)的參數(shù)是隨機設(shè)定的。在仿真階段只要比較更好的控制效果即可，不需要知道確切傳遞函數(shù)的參數(shù)。單流量控制系統(tǒng)仿真界面： simulink單回路流量仿真利用假定產(chǎn)生的傳遞函數(shù)，根據(jù)階躍輸入，調(diào)節(jié)PID控制器的參數(shù)，從示波器的輸出響應(yīng)曲線觀察單回路流量控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 傳遞函數(shù)的參數(shù)整定控制器參數(shù)整定：指決定調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)Kp、積分時間Ti、微分時間Td和采樣周期Ts的具體數(shù)值。整定的實質(zhì)是通過改變調(diào)節(jié)器的參數(shù)，使其特性和過程特性相匹配，以改善系統(tǒng)的動態(tài)和靜態(tài)指標，取得最佳的控制效果。整定調(diào)節(jié)器參數(shù)的方法很多，歸納起來可分為兩大類，即理論計算整定法和工程整定法。理論計算整定法有對數(shù)頻率特性法和根軌跡法等；工程整定法有湊試法、臨界比例法、經(jīng)驗法、衰減曲線法和響應(yīng)曲線法等。工程整定法特點不需要事先知道過程的數(shù)學(xué)模型，直接在過程控制系統(tǒng)中進行現(xiàn)場整定方法簡單、計算簡便、易于掌握。 湊試法采用湊試法，按照先比例（P）、再積分（I）、最后微分（D）的順序。置調(diào)節(jié)器積分時間Ti=∞，微分時間Td=0，在比例系數(shù)Kp按經(jīng)驗設(shè)置的初值條件下，將系統(tǒng)投入運行，由小到大整定比例系數(shù)Kp。求得滿意的1/4衰減度過渡過程曲線。引入積分作用（此時應(yīng)將上述比例系數(shù)Kp設(shè)置為5/6 Kp）。將Ti由大到小進行整定。若需引入微分作用時，則將Td按經(jīng)驗值或按Td=（1/3～1/4）設(shè)置，并由小到大加入。將TD置0，Ti調(diào)到最大，Kp從小到大輸入數(shù)值并調(diào)節(jié)。得到較好的衰減過渡過程曲線。 臨界比例度法閉環(huán)控制系統(tǒng)中，首先使Ti、Td置0，讓調(diào)節(jié)器處于純比例作用下，然后再從小到大調(diào)節(jié)比例系數(shù)，此時得到等幅振蕩的比例成為臨街比例度系數(shù)Ku。而又知道兩個相鄰波峰之間的距離即為振蕩周期。臨界比例度法整定PID參數(shù)的步驟：1）、將調(diào)節(jié)器的積分時間Ti置于最大（Ti=∞），微分時間置零（Td=0），比例系數(shù)Kp適當，平衡操作一段時間，把系統(tǒng)投入自動運行。2）、將比例系數(shù)Kp逐漸增大，得到等幅振蕩過程，記下臨界比例系數(shù)Ku和臨界振蕩周期Tu值。3）、采用經(jīng)驗公式，根據(jù)Ku和Tu值，計算出調(diào)節(jié)器Kp、Ti和Td的值。按“先P再I最后D”的操作程序?qū)⒄{(diào)節(jié)器整定參數(shù)調(diào)到計算值上。若還不夠滿意，可再作進一步調(diào)整。臨界比例度法整定注意事項：有的過程控制系統(tǒng)，臨界比例系數(shù)很大，使系統(tǒng)接近兩式控制，調(diào)節(jié)閥不是全關(guān)就是全開，對工業(yè)生產(chǎn)不利。有的過程控制系統(tǒng)，當調(diào)節(jié)器比例系數(shù)調(diào)到最大刻度值時，系統(tǒng)仍不產(chǎn)生等幅振蕩，對此，就把最大刻度的比例度作為臨界比例度進行調(diào)節(jié)器參數(shù)整定。 調(diào)節(jié)器參數(shù)控制規(guī)律δTITDP2δk PITK/ PID 阻尼振蕩法在閉合控制系統(tǒng)中，把調(diào)節(jié)器的積分時間TI置于最大，微分時間TD置零，比例度δ置于較大數(shù)值反復(fù)做給定值擾動實驗，并逐漸減少比例度，直至記錄曲線出現(xiàn)4：1的衰減為止。記錄下此時的4：1衰減比例度δk和衰減周期Tk。根據(jù)以下經(jīng)驗公式計算調(diào)節(jié)器參數(shù)： 調(diào)節(jié)器參數(shù)控制規(guī)律δTITDPδS PI PID本設(shè)計采用阻尼振蕩法。根據(jù)上述步驟，首先將積分時間Ti調(diào)到最大。則有，傳遞函數(shù)的參數(shù)中，I值為0，K值比較小。首先根據(jù)MATLAB的單回路流量控制仿真圖做出階
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