【正文】 I調(diào)節(jié)器的參數(shù)。下面我們來分別整定主動量和從動量控制器的參數(shù)。① 整定主動量控制器參數(shù)。首先找出使系統(tǒng)等幅振蕩的比例系數(shù)，如圖44所示使主動量控制系統(tǒng)等幅振蕩的Simulink框圖，讓,調(diào)整使系統(tǒng)等幅振蕩（）。其階躍響應(yīng)等幅振蕩如圖45所示。圖44 主動量控制系統(tǒng)等幅振蕩的Simulink框圖 圖45 主動量控制系統(tǒng)階躍響應(yīng)等幅振蕩此時，由圖知，振蕩周期，則： （41） （42） （43） 那么，PI調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)可以確定為（比例系數(shù)，）。應(yīng)用臨界曲線法整定后，我們可以確定PI調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)，我們將具體形式加入仿真系統(tǒng)中，進行仿真，分析結(jié)果。主動量閉環(huán)控制系統(tǒng)Simulink框圖如圖46所示，其閉環(huán)控制系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)如圖47所示。圖46 臨界曲線整定后主動閉環(huán)系統(tǒng)Simulink框圖圖47 整定后主動閉環(huán)系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線由圖47所示階躍響應(yīng)，我們可以得出系統(tǒng)有約25%30%的超調(diào)量，為了使系統(tǒng)動態(tài)性能更加完善，我們進一步調(diào)整系統(tǒng)中的PI參數(shù)，使曲線處于振蕩與不振蕩的邊界。下面我們用試探法調(diào)節(jié)PI調(diào)節(jié)器的參數(shù)。圖48為其Simulink框圖，則得到圖49所示的響應(yīng)曲線。圖48 ，時，主動閉環(huán)系統(tǒng)Simulink框圖 圖49 ，時，主動閉環(huán)系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線可見，此時仍存在小的超調(diào)，還不夠理想。我們繼續(xù)調(diào)節(jié)，，圖410為其Simulink框圖，則可得到則得到圖411所示的響應(yīng)曲線。圖410 ，時，主動閉環(huán)系統(tǒng)Simulink框圖圖411 ，時，主動閉環(huán)系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線由圖可知，調(diào)節(jié)，時，系統(tǒng)基本達到振蕩臨界要求，即無超調(diào)的理想曲線。② 從動量控制器參數(shù)。與主動量控制器參數(shù)整定相同，首先找出使系統(tǒng)等幅振蕩的比例系數(shù)，如圖412 所示使從動量控制系統(tǒng)等幅振蕩的Simulink框圖，讓,調(diào)整使系統(tǒng)等幅振蕩（）。此時，其階躍響應(yīng)等幅振蕩如圖413所示。 圖412 從動量控制系統(tǒng)等幅振蕩的Simulink框圖圖413 從動量控制系統(tǒng)階躍響應(yīng)等幅振蕩此時，由圖知，振蕩周期，則由式（41）、（42）、（43）可以確定從動量的PI調(diào)節(jié)器。那么，PI調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)可以確定為（比例系數(shù)，）。整定后，主動量閉環(huán)控制系統(tǒng)Simulink框圖如圖414所示，其閉環(huán)控制系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)如圖415所示。 圖414 臨界曲線整定后從動閉環(huán)系統(tǒng)Simulink框圖圖415 整定后從主動閉環(huán)系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線可見，系統(tǒng)有約50%以上的超調(diào)量，系統(tǒng)響應(yīng)較快，且無常值偏差。但超調(diào)過大，當外界干擾較強時系統(tǒng)可控性變差。故應(yīng)適當調(diào)節(jié)PI參數(shù)，同樣用試探法，，圖416為其Simulink框圖，則可得到則得到圖417所示的響應(yīng)曲線。 圖416 ，時，從動閉環(huán)系統(tǒng)Simulink框圖圖417 ，時，從動閉環(huán)系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線可見，此時仍存在小的超調(diào)，還不夠理想。我們繼續(xù)調(diào)節(jié)，，圖418為其Simulink框圖，則可得到則得到圖419所示的響應(yīng)曲線。圖418 ，時，從動閉環(huán)系統(tǒng)Simulink框圖圖419 ，時，從動閉環(huán)系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線可見當，時，系統(tǒng)處于臨界振蕩狀態(tài)，此時響應(yīng)曲線無超調(diào)，達到最佳狀態(tài)。⑷ 雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)控制工程仿真。雙閉環(huán)比值控制過程相當于從動量隨主動量變化的隨動控制過程。以上我們已經(jīng)根據(jù)所給的主、從動量控制參數(shù)確定了PI參數(shù)，現(xiàn)假定主動量給定值為5，主動量和從動量的比值根據(jù)工藝要求及測量儀表假定為4，則系統(tǒng)控制過程Simulink仿真框圖如圖420所示。其Simulink框圖運行的結(jié)果如圖421所示。圖420 雙閉環(huán)Simulink仿真框圖圖421 雙閉環(huán)Simulink仿真結(jié)果由圖421可知，所設(shè)計的系統(tǒng)性能很好，從動量在沒有隨機干擾的情況下以4倍比值跟隨主動量，最終達到20，處于穩(wěn)定狀態(tài)。而主動量響應(yīng)也保持主動量所給的值5。但我們還可以看出初始時間從動量響應(yīng)有一個負的“超調(diào)量”，并沒有立刻達到終值20，這可能是我們在設(shè)計的過程中沒有保證從動量控制環(huán)要比主流量控制環(huán)快，這樣不能使從流量控制環(huán)跟隨主流量控制環(huán)而變化。也就是試探法得到的從動量調(diào)節(jié)器的參數(shù)不是最好的結(jié)果。下面我們調(diào)節(jié)從動量的PI調(diào)節(jié)器，，現(xiàn)在我們進行仿真，對比結(jié)果。如圖422為其Simulink框圖，響應(yīng)結(jié)果為圖423所示圖422 調(diào)整參數(shù)后的雙閉環(huán)Simulink框圖圖423 調(diào)整參數(shù)后雙閉環(huán)Simulink仿真結(jié)果對比圖421與圖423我們可以發(fā)現(xiàn)圖423響應(yīng)的結(jié)果參數(shù)要比圖421好。初始時間從動量即跟隨主動量，且從動量跟隨主動量時波動較小。現(xiàn)在我們知道沒有隨機擾動時系統(tǒng)控制性能很好，現(xiàn)在我們給主動量和從動量都加入單位隨機擾動量，看系統(tǒng)有無自動的調(diào)節(jié)能力，最后輸出能否跟隨輸入變化。① 主動量與從動量不在同一時刻加隨機擾動。如圖424為雙閉環(huán)系統(tǒng)主、從動量加入階躍隨機擾動的Simulink框圖，其仿真的結(jié)果圖如圖425所示。圖424 加隨機擾動的雙閉環(huán)Simulink框圖主動量在2000s以后加單位階躍擾動，從動量在1000s以后加單位階躍隨機擾動，下面我們觀察所得到的曲線圖，如圖425所示。圖425 主、從動量不同時刻加階躍隨機擾動的雙閉環(huán)Simulink仿真結(jié)果如圖425所示，我們可以得到：1000s時從動量受階躍擾動，此時主動量控制響應(yīng)沒有受影響，而是維持在給定值5不變，而從動量跟隨值在受單位階躍擾動的瞬時有小的變化，此后維持在給定值的4倍處。2000s時主動量受階躍擾動，可見此時主動量的響應(yīng)值瞬時有一個小的變化，此后維持在5，從動量的跟隨值在主動量加隨機擾動的瞬間也有較小的變化，此后維持在20。綜上分析，我們也驗證了雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)在控制過程中，若主動量受到干擾發(fā)生波動，則主動量回路對其進行定值控制，使主動量始終穩(wěn)定在給定值附近，同時從動量控制回路也會隨主動量的波動進行調(diào)整；當從動量受到擾動發(fā)生波動時，從動量控制回路對其進行定值控制，使從動量始終穩(wěn)定在定值附近，而主動控制回路不受從動量波動的影響。② 主動量與從動量在同一時刻加隨機擾動。主動量與從動量在t=0s時同時加單位隨機擾動，看系統(tǒng)是否可以自我調(diào)節(jié)，達到預(yù)期效果，如圖426為雙閉環(huán)系統(tǒng)主、從動量加入單位隨機擾動的Simulink框圖，得到仿真曲線如圖427圖所示。圖426 雙閉環(huán)系統(tǒng)主、從動量加入單位隨機擾動的Simulink框圖圖427 加隨機擾動的雙閉環(huán)Simulink仿真結(jié)果由圖427仿真結(jié)果我們可知：主動控制系統(tǒng)和從動控制系統(tǒng)均受隨機擾動，可見除初始時間延遲外，從動量較好的跟隨主動量變，并基本維持比值為4，克服外界干擾，實現(xiàn)了主動量和從動量間的比值控制，且對主動量和從動量均進行了調(diào)節(jié)，提高了系統(tǒng)的綜合控制精度。 結(jié) 論綜上，我們可以知道雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)適用于主副流量擾動頻繁，負荷變化較大，同時保證主、副物料總量恒定的生產(chǎn)過程。在控制過程中，當需要調(diào)整負荷時，只要改變主動量回路控制器的給定值，就可同步調(diào)整主動量和從動量，并保持主動量和從動量的比值不變。雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)中，主、從動物料的選?。?1)雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)中，主動物料的選擇一定要基于安全生產(chǎn)的角度，選擇對安全生產(chǎn)有影響的、制約正常生產(chǎn)的物料。(2)從動物料應(yīng)受控及時，調(diào)節(jié)滯后時間短。對安全生產(chǎn)影響次要的物料，使它受控及時，調(diào)整方便，滯后時間非常短。上述設(shè)計的雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)投運后，控制平穩(wěn)，基本上滿足了生產(chǎn)控制要求。我們看到，系統(tǒng)在啟動時選擇最佳參數(shù)使系統(tǒng)較快的達到穩(wěn)定，穩(wěn)定后選擇穩(wěn)定性好的參數(shù)而后根據(jù)不同的擾動選擇參數(shù)，面對單位擾動時仍使用穩(wěn)定性好的參數(shù)，受到較大的單位隨機擾動時，選擇最佳系統(tǒng)參數(shù)使系統(tǒng)盡快恢復(fù)穩(wěn)定。使系統(tǒng)更加完美，從動量的跟隨性能在時間上延遲小，并且跟隨主動量的波動小，抗干擾能力也很強。這樣就達到了許多生產(chǎn)上的要求，并且雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)設(shè)計簡單。本文在設(shè)計時由于時間倉促，沒有充足的時間來更加完善系統(tǒng)，系統(tǒng)有些地方可能還沒有想到，并且由于設(shè)計者能力有限，難免有一些漏洞，希望各位老師指出錯誤，我將虛心地接受并加以改進。參考文獻[1] ：4760[2] ：104147[3] ：178350[4] ：8095[5] 邵欲森，：6585[6] ：4550[7] ：35106[8] 、：5793 [9] :214266[10] ：222230[11] [12] ：15134 [13] :機械工[14] Cheres and medium size drum boiler models 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Dillon WE. Power system modeling. Proceedings of the .[16] . Classical control theory. New ：7095[17] Bord . Introduction to Control Systems. New York. ：6075 附 錄一、二章中所涉及的SAMA圖如下：謝 辭尊敬的各位老師：您們好！在您的辛勤指導(dǎo)和同組同學熱心幫助下，我的畢業(yè)設(shè)計已順利的完成了。通過這次設(shè)計，我對本專業(yè)知識有了進一步的掌握，對我們大學四年所學的知識進行了綜合應(yīng)用。同時也對比值控制系統(tǒng)有了一定程度的了解，使我能夠把所學過的理論知識運用到實踐當中。 首先感謝各位任課老師，四年來是你們的孜孜教誨豐富了我的知識，使我在作這篇畢業(yè)設(shè)計時有了豐富的知識底蘊，為論文的順利完成奠定了堅實的基礎(chǔ)；你們的言傳身教讓我受益終生。十三周的畢業(yè)設(shè)計使我獲益頗多，我得到了很多老師和同學的幫助。其中我的論文指導(dǎo)老師胡琳靜老師對我的關(guān)心和支持尤為重要。胡琳靜老師平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設(shè)計的每個階段，從選題到查閱資料，論文提綱的確定，中期論文的修改，后期論文格式調(diào)整等各個環(huán)節(jié)中都給予了很大的幫助。最后，感謝評審組的各位老師，感謝您們在百忙之中，抽出寶貴的時間，來評審我的畢業(yè)設(shè)計，歡迎您們提出寶貴的意見，謝謝！45