【正文】 驗(yàn)證控制方案力 控 人 機(jī) 界 面 和 控制 系 統(tǒng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)THJ 2過(guò)程控制裝置流量控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)獲取傳遞函數(shù) 控制對(duì)象穩(wěn)定的傳遞函數(shù)流量控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真 9 需要仿真驗(yàn)證各個(gè)方案的可行性和差別，以此來(lái)選擇較好的控制方案。系統(tǒng)的被控對(duì) 象為管道閥門，通過(guò)改變閥門開(kāi)度控制系統(tǒng)流量。 圖 MATLAB 界面圖 西南石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文） 8 3 流量控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 總體設(shè)計(jì)框架 圖 總體設(shè)計(jì)框圖 流量控制系統(tǒng) 的工 作原理 本次設(shè)計(jì)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)。reg。 構(gòu)架在 Simulink 基礎(chǔ)之上的其他產(chǎn)品擴(kuò)展了 Simulink 多領(lǐng)域建模功能，也提供了用于設(shè)計(jì)、執(zhí)行、驗(yàn)證和確認(rèn)任務(wù)的相應(yīng)工具。是用于動(dòng)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(jì) 工流量控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真 7 具。 Simulinkamp。 Simulink 可以用連續(xù)采樣時(shí)間、離散采樣時(shí)間或兩種混合的采樣時(shí)間進(jìn)行建模，它也支持多速率系統(tǒng)，也就是系統(tǒng)中的不同部分具有不同的采樣速率。同時(shí)有大量的 第三方軟件 和硬件可應(yīng)用于或被要求應(yīng)用于 Simulink。在該環(huán)境中，無(wú)需大量書寫程序，而只需要通過(guò)簡(jiǎn)單直觀的鼠標(biāo)操作，就可構(gòu)造出復(fù)雜的系統(tǒng)?？梢灾苯诱{(diào)用，用戶也可以將自己編寫的實(shí)用程序?qū)氲?MATLAB 函數(shù) 庫(kù)中方便自己以后調(diào)用，此外許多的 MATLAB 愛(ài)好者都編寫了一些經(jīng)典的程 序，用戶直接進(jìn)行下載就可以用。 MATLAB 的基本數(shù)據(jù)單位是矩陣，它的 指令 表達(dá)式 與 數(shù)學(xué) 、工程中常用的形式十分相似，故用 MATLAB 來(lái)解算問(wèn)題要比用 C， FORTRAN 等語(yǔ)言完成相同的事情簡(jiǎn)捷得多，并且 MATLAB 也吸收了像 Maple 等軟件的優(yōu)點(diǎn)，使 MATLAB 成為一個(gè)強(qiáng)大的 數(shù)學(xué)軟件 。它在數(shù)學(xué)類科技應(yīng)用軟件中在數(shù)值計(jì)算方面首屈一指。它將 數(shù)值分析 、 矩陣計(jì)算 、科學(xué)數(shù)據(jù)可視化以及非 線性 動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的 建模和仿真等諸多強(qiáng)大功能集成在一個(gè)易于使用的視窗環(huán)境中，為科學(xué)研究、工程設(shè)計(jì)以及必須進(jìn)行有效 數(shù)值計(jì)算 的眾多科學(xué) 領(lǐng)域 提供了一種全面的解決方案，并在很大程度上擺脫了傳統(tǒng)非交互式 程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言 （如 C、 Fortran）的編輯模式，代表了當(dāng)今國(guó)際科學(xué)計(jì)算軟件的先進(jìn)水平。laboratory 兩個(gè)詞的組合，意為矩陣工廠（矩陣實(shí)驗(yàn)室）。增加了大批如： PID 調(diào)節(jié)器、手操器等實(shí)用子圖。優(yōu)化、改造了文本輸入、下拉框、列表框、 復(fù)選框 、多選按鈕、起始時(shí)間、時(shí)間范圍、歷史追憶等 Windows控件。 圖 力控圖庫(kù) 力控組態(tài)軟件的圖庫(kù)豐富，新版本更 重新設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)實(shí)時(shí)和歷史趨勢(shì)、 XY 曲線、多功能報(bào)警、歷史報(bào)表、總貌畫面、溫控曲線、 ADO 歷史曲線等標(biāo)準(zhǔn)組件。 報(bào)表 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù) 和各種關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)，可顯示、處理實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)?？蓪?shí)現(xiàn)多層表頭，可以實(shí)現(xiàn)報(bào)表嵌套，可以制作復(fù)雜的報(bào)表格式。兼容 Excel 工作表 文件，提供類 Excel 的絕大部分功能，包括：編輯功能、計(jì)算功能、圖表功能等。功能強(qiáng)大的、開(kāi)放的過(guò)程可視化 監(jiān)控平臺(tái) ?？蛇h(yuǎn)程監(jiān)測(cè)各進(jìn)程狀態(tài)，遠(yuǎn)程啟、停進(jìn)程，遠(yuǎn)程上傳、下載工程應(yīng)用或更新程序組件。全新的高性能實(shí)時(shí)、歷史數(shù)據(jù)庫(kù) 。 圖 力控主界面 實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)庫(kù) 支持 Windows/Unix/Linux 操作系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)放接口支持 遠(yuǎn)程訪問(wèn) ；軟件具備獨(dú)立的 Web Server，支持 Web Service 接口，支持 PDA 終端 訪問(wèn)方式；和設(shè)備支持多種通訊方式，上千種的驅(qū)動(dòng)程序，支持多協(xié)議設(shè)備共用一條通訊總線，支持不同通訊鏈路切換。 力控組態(tài)軟件簡(jiǎn)介 圖 力控圖標(biāo) 北京三維力控科技有限公司是專業(yè)從事監(jiān)控組態(tài)軟件研發(fā)與服務(wù)的高新技術(shù)企業(yè)，核心軟件產(chǎn)品初創(chuàng)于 1992 年，公司以自主創(chuàng)新為動(dòng)力，逐漸奠定了在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的領(lǐng)先地位。（還可根據(jù)需要擴(kuò)展遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集和 PLC 可編程控制系統(tǒng)）比值器、前饋 — 反饋裝置，此控制器與調(diào)節(jié)器一起使用可以實(shí)現(xiàn)流量的單閉環(huán)比值、雙 閉環(huán)比值控制系統(tǒng)試驗(yàn)。電磁閥在苯裝置中作為電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的旁路，起到階躍干擾的作用。變頻器輸出用來(lái)驅(qū)動(dòng)三相磁力驅(qū)動(dòng)泵。 執(zhí)行機(jī)構(gòu)是電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、變頻器、水泵、電磁閥。上中下水箱可以組合成一階、二階、三階液位單回路控制實(shí)驗(yàn)和雙閉環(huán)、三閉環(huán)液位串級(jí)控制等實(shí)驗(yàn)。 被控對(duì)象：水箱。 本實(shí)驗(yàn)裝置由被控對(duì)象和控制儀表兩部分組成。 流量控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真 3 2 設(shè)計(jì)軟件及設(shè)備簡(jiǎn)介 THJ2型過(guò)程控制裝置簡(jiǎn)介 THJ2型高級(jí)過(guò)程控制裝置是基于工業(yè)過(guò)程的物理模擬對(duì)象，它集自動(dòng)化儀表技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)，通訊技術(shù)，自動(dòng)控制技術(shù)為一體的多功能實(shí)驗(yàn)裝置，該系統(tǒng)包括流量、溫度、壓力等熱工參數(shù)，可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)參數(shù)辨識(shí)，單回路控制，串級(jí)控制，前饋 ———— 反饋控制，比值控制，解耦控制等多種控制形式。 從以上分析可以看出，我國(guó)當(dāng)前水利工程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)與國(guó)外沒(méi)有差別，但在管理與控制網(wǎng)絡(luò)上還不夠統(tǒng)一和規(guī)范，還有一些細(xì)節(jié)問(wèn)題上還需要在具體使用環(huán)境下做詳細(xì)的研究、設(shè)計(jì)和規(guī)劃，力求達(dá)到設(shè)計(jì)最優(yōu)、成本最低、運(yùn)行可靠、操作簡(jiǎn)單、維護(hù)方便等特點(diǎn)。 我國(guó)當(dāng)前水力計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)采用分層分布式的功能結(jié)構(gòu)，分為主控級(jí)（上位機(jī)）、控制級(jí)（現(xiàn)地控制單元、現(xiàn)地采集單元），主控級(jí)采用雙機(jī)互 為熱備用的方式。工程設(shè)施和自動(dòng)化設(shè)備均由明確的使用期西南石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文） 2 限，一般規(guī)定 10~20 年更新一次。該系統(tǒng)可對(duì)泵站和電廠，節(jié)制閘的閘門和其他各種設(shè)備、實(shí)施實(shí)行計(jì)算機(jī)通信、監(jiān)控、監(jiān)測(cè)和調(diào)度。 PID 是最早發(fā)展起來(lái)的控制策略，算法簡(jiǎn)單、可靠性高。在流量的自動(dòng)控制中出現(xiàn)了先后出現(xiàn)了“經(jīng)典控制理論”、“現(xiàn)代控制理論”、“智能控制理論”三大部分。 90 年代計(jì)算機(jī)大量應(yīng)用于流量自動(dòng)控制系統(tǒng)，各種軟件應(yīng)運(yùn)而生，在技術(shù)或價(jià)格上已不存在任何問(wèn)題。到了 20 世紀(jì) 70 年代，計(jì)算機(jī)發(fā)展程度較高，在發(fā)達(dá)國(guó)家過(guò)程控制自動(dòng)化得到了普遍應(yīng)用。 50 年代引進(jìn)遠(yuǎn)方控制技術(shù)，大多采用電磁式、機(jī)械式繼電器。 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 計(jì)算機(jī)技術(shù)在閘門開(kāi)關(guān)自動(dòng)化中的運(yùn)用是從上世紀(jì)才開(kāi)始發(fā)展起來(lái)的。于是數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的煙氣排放點(diǎn)和污水排放口都成了流量測(cè)量對(duì)象。流量的檢測(cè)和控制在化工、能源電力、冶金、石油等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。Forcecontrol 目錄 1 緒論 ........................................................................................................................... 1 選題的意義 ................................................................................................... 1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 ........................................................................................... 1 主要研究?jī)?nèi)容 ............................................................................................... 2 2 設(shè)計(jì)軟件及設(shè)備簡(jiǎn)介 ............................................................................................... 3 THJ2 型過(guò)程控制裝置簡(jiǎn)介 ........................................................................ 3 力控組態(tài)軟件 簡(jiǎn)介 ....................................................................................... 3 matlab 與 simulink 編程軟件介紹 ............................................................ 5 3 流量控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 ........................................................................................... 8 總體設(shè)計(jì)框架 ............................................................................................... 8 流量控制系統(tǒng)的工作原理 .......