【導(dǎo)讀】到預(yù)期控制效果的控制系統(tǒng)。設(shè)計(jì)的內(nèi)容分為兩部分：?jiǎn)瘟髁靠刂葡到y(tǒng)和流量比值控制系統(tǒng)。件，matlab的simulink仿真部分。兩種流量比值控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)差別很大，單回路。還是雙閉環(huán)結(jié)構(gòu)。

　　

【正文】 ]； p=plot(x,y)； 流量控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真 19 圖 流 量比值控制系統(tǒng)輸入輸出數(shù)據(jù)曲線 階躍響應(yīng)擾動(dòng)值為 10，則靜態(tài)放大系數(shù) K 等于 階躍響應(yīng)曲線的穩(wěn)態(tài)值 )(?y 與階躍擾動(dòng)值 0x 之比 K0= )(?y / 0x .= t=T0、 2T0、 3T0。求出 T=G1(s)=(30s+1). 6 流量控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 單回路流量控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 由于實(shí)驗(yàn)裝置自帶控制閥門(mén)，流量控制通過(guò)改變閥門(mén)開(kāi)度來(lái)實(shí)現(xiàn)，所以比較方便控制。 單流量控制系統(tǒng)的大概設(shè)計(jì)圖如圖 所示： 西南石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文） 20 圖 單流量控制系統(tǒng)概圖 系統(tǒng)的被控對(duì)象為管道，流經(jīng)管道中的液體流量 Q作為被控量。由于系統(tǒng)的控制任務(wù)是維持被控制量恒定不變，即在穩(wěn)態(tài)時(shí)總等于給定值。因此需把流量 Q經(jīng)檢測(cè)變送后的信號(hào)作為系統(tǒng)的反饋量。 系統(tǒng)的控制方框圖： 圖 單流量控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 調(diào)節(jié)器流量變送器電動(dòng)調(diào)節(jié)閥 管道給定量 Q 流量+流量控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真 21 根據(jù)結(jié)構(gòu)圖，在力控組態(tài)軟件界面設(shè)計(jì)相關(guān)人機(jī)界面如圖 所示 ： 圖 單流量控制系統(tǒng)人機(jī)界面 創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)變量： 圖 模擬 I/O 點(diǎn)配置 圖 數(shù)據(jù) I/O 點(diǎn)配置 西南石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文） 22 其中 Q1 為系統(tǒng)設(shè)定流量，即主控流量， Q2 為系統(tǒng)從動(dòng)流量。 設(shè)定流量手動(dòng)輸入數(shù)值，關(guān)聯(lián)主控流量 Q1：開(kāi)始和結(jié)束的按鍵動(dòng)作如下： 圖 運(yùn)行界面 輸出的被控流量關(guān)聯(lián) Q2 變量： 圖 改變變量輸入 創(chuàng)建趨勢(shì)曲線，關(guān)聯(lián)兩個(gè)控制變量 Q Q2: 圖 趨勢(shì)曲線 流量控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真 23 建立 PID 手操器并且設(shè)置相關(guān)變量： 圖 PID 手操器屬性界面 圖 PID 手操器變量設(shè)置界面 西南石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文） 24 圖 PID 手操器參數(shù)整定界面 系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果曲線如圖 所示： 圖 運(yùn)行結(jié)果曲線圖 雙閉環(huán)流量比值控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 流量比值控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)概圖如圖 所示： 流量控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真 25 圖 流量比值控制系統(tǒng)概圖 雙閉環(huán)流量比值控制系統(tǒng)有兩條支路，一路是來(lái)自于主回路的流量 Q1，它是一個(gè)主動(dòng)量；另一路是來(lái)自于副回路的流量 Q2，它是系統(tǒng)的從動(dòng)量。要求從動(dòng)量 Q2 能跟隨主動(dòng)量 Q1變化而變化，并且兩者之間保持一個(gè)定值的比例關(guān)系，即 Q2/Q1=K。 結(jié)構(gòu)框圖如下： 圖 流量比值控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 力控組態(tài)軟件設(shè)計(jì)人機(jī)界面： 調(diào)節(jié)器 1電動(dòng)調(diào)節(jié)閥 2調(diào)節(jié)器 2管道流量變送器 1電動(dòng)調(diào)節(jié)閥 1管道流量變送器 2K給定量Q+ I 1+I 2Q 1 流量Q 2 流量西南石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文） 26 圖 雙閉環(huán)流量比值控制系統(tǒng)人機(jī)界面 界面按鈕開(kāi)始與停止動(dòng)作： 圖 動(dòng)作程序圖 創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)變量： 圖 數(shù)據(jù)庫(kù)變量創(chuàng)建 流量控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真 27 實(shí)時(shí)曲線圖關(guān)聯(lián)變量： 圖 實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)變量 創(chuàng)建主副回路 PID 手操器并進(jìn)行變量關(guān)聯(lián)： 圖 主回路 PID 手操器變量設(shè)置 西南石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文） 28 圖 主回路 PID 手操器參數(shù)設(shè)置 圖 副回路 PID 手操器變量關(guān)聯(lián) 流量控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真 29 圖 副回路 PID 手操器參數(shù)整定關(guān)聯(lián) 運(yùn)行結(jié)果曲線如圖 所示： 圖 雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果曲線 這樣，兩種流量控制系統(tǒng)：?jiǎn)位芈妨髁靠刂葡到y(tǒng)、雙閉環(huán)流量比值控制系統(tǒng)就設(shè)西南石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文） 30 計(jì)完成了。只要通過(guò)更改力控組態(tài)軟件設(shè)計(jì)的人機(jī)界面里的輸入流量值，即可改變系統(tǒng)輸出流量結(jié)果，并且會(huì)隨著系統(tǒng)的控制目的進(jìn)行相應(yīng)的變化。 流量控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真 31 7 結(jié)論與展望 結(jié)論 在獲取了穩(wěn)定的傳遞函數(shù)之后，控制裝置的控制情況和設(shè)定的傳遞函數(shù)之間的關(guān)系也穩(wěn)定并且達(dá)到了預(yù)期效果。單流量控制系統(tǒng)的被控流量逐漸趨于設(shè)定流量并且穩(wěn)定，流量比值控制系統(tǒng)的流量在控制初期比較亂，但隨后系統(tǒng)慢慢趨于穩(wěn)定，從動(dòng)流量隨著主動(dòng)流量產(chǎn)生固定變化，變化趨勢(shì)跟比值系數(shù)慢慢吻合，最后呈現(xiàn)穩(wěn)定的比值控制趨勢(shì)。在力控人機(jī)界面，能明顯看出被控流量的數(shù)值與主動(dòng)流量的數(shù)值關(guān)系，從趨勢(shì)曲線圖更可以看出明顯的變化情況。最后在 matlab 的 simulink 界面仿真時(shí)波形穩(wěn)定無(wú)誤。 這次流量控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)涉及到力控編程、 simulink 仿真、 THJ2 過(guò)程控制裝置的使用，使我的實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力進(jìn)一步增加。對(duì)于邏輯管理和過(guò)程控制有了更深刻的認(rèn)識(shí)。當(dāng)然本次設(shè)計(jì)也存在了不足，比如 TJI2 過(guò)程控制裝置獲取傳遞函數(shù)的一些小問(wèn)題，由于實(shí)驗(yàn)裝置本身的老化，導(dǎo)致傳遞函數(shù)有一些不太準(zhǔn)確。并且在力控人機(jī)界面顯示數(shù)據(jù)的時(shí)候也有一點(diǎn)小問(wèn)題，但都無(wú)傷大雅。 展望 流量控制系統(tǒng)作為一種 實(shí)用 控制系統(tǒng)，在計(jì)算機(jī)發(fā)展史中產(chǎn)生的時(shí)間并不長(zhǎng)。但是在外界很多地方應(yīng)用很廣泛。研究流量控制系統(tǒng)有助于了解控制過(guò)程的產(chǎn)生、變化。 這種流量控制系統(tǒng)的控制效果較為明顯，在實(shí)驗(yàn)類(lèi) 應(yīng)用中頗為廣泛。甚至根據(jù)研究這樣的小型控制系統(tǒng)，可以了解更大型的流量控制方法，在實(shí)際應(yīng)用中，比如水壩，水庫(kù)之類(lèi)的場(chǎng)合也有更理想的使用空間。 西南石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文） 32 致謝 整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)歷時(shí)兩個(gè)月，在這期間遇到的問(wèn)題數(shù)不勝數(shù)，所幸依靠同學(xué)們的幫助和老師們的指點(diǎn)，逐步完成設(shè)計(jì)，慢慢搞明白了關(guān)于力控的更好應(yīng)用，關(guān)于 simulink的更多了解，使得我畢業(yè)設(shè)計(jì)的所有難題被各個(gè)擊破。 在這兩個(gè)月里，遇到了很多從沒(méi)用過(guò)或者見(jiàn)過(guò)的知識(shí)，所幸我的指導(dǎo)老師任 堰 牛給予了我們各種方面的悉心指導(dǎo)和建議，對(duì)我整個(gè)開(kāi)題報(bào)告的撰寫(xiě)、畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成、畢業(yè)論文的格式改正有很大的積極作用。同時(shí)我的同學(xué)們也熱心幫助，在我遇到難題的時(shí)候?yàn)槲曳謶n解難，在力所能及的情況下互相討論互相進(jìn)步。同時(shí)也要感謝實(shí)驗(yàn)室的幾個(gè)老師，對(duì)于實(shí)驗(yàn)室的很多設(shè)備都不熟悉的情況下，并且實(shí)驗(yàn)室的一些設(shè)備出現(xiàn)不可抗力的問(wèn)題的時(shí)候，全靠實(shí)驗(yàn)室的老師們的指導(dǎo)和演示，在實(shí)驗(yàn)室做 THJ2 過(guò)程控制裝置的一系列實(shí)驗(yàn)他們對(duì)我?guī)椭艽蟆? 最后再衷心感謝我的指導(dǎo)老師任堰 牛，以及我的同學(xué)們，謝謝你們。流量控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真 33 參考文獻(xiàn) [1] 馬英 ， 王菽蓉微機(jī) 控制的水流量自動(dòng)檢測(cè)裝置的研究 哈爾濱理工大學(xué)出版社 [2] 邵裕森 ， 戴先中過(guò)程控制工程 .機(jī)械工業(yè)出版社 ， [3] 劉巨良過(guò)程控制儀表 .化學(xué)工業(yè)出版社 ， [4] 覃貴禮組態(tài)軟件控制技術(shù) . 北京理工大學(xué) ， [5] 陳夕松過(guò)程控制系統(tǒng) . 科學(xué)出版社， [6] 潘永湘過(guò)程控制與自動(dòng)化儀表 . 機(jī)械工業(yè)出版社， [7] 馬國(guó)華監(jiān)控組態(tài)軟件及其應(yīng)用 . 清華大學(xué)出版社， [8] 胡壽松自動(dòng)控制原理 .科學(xué)出版社， [9] 王占林，王磊，馮茜流量控制系統(tǒng)中基于增量式 PID 算法的工控組態(tài)軟件設(shè)計(jì) [10] 儀表技術(shù)與傳感器 .河北理工大學(xué)出版社， [11] 孫亮等自動(dòng)控制原理 .北京工業(yè)大學(xué)出版社， [12] 熊新民過(guò)程控制實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū) .河南工業(yè)大學(xué)出版社，