【正文】 是幾乎主機(jī)與控制一體的直接控制。 60 年代集中化技術(shù)被普遍應(yīng)用，出現(xiàn)了遠(yuǎn)距離集中監(jiān)控，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)大范圍控制。進(jìn)入 20 世紀(jì) 80 年代，隨著微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)據(jù)通信技術(shù)和自動(dòng)控制理論的迅猛發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)在流量自動(dòng)控制系統(tǒng)中已占?jí)旱箖?yōu)勢(shì)。 流量控制系統(tǒng)的核心是控制算法，控制算法是處理輸入和控制輸出的邏輯處理過程。分別適用于不同的控制系統(tǒng)。 美國(guó)調(diào)水工程由水資源部統(tǒng)一管理運(yùn)行，控制系統(tǒng)包括計(jì)算 機(jī)、通信和電子設(shè)備。 日本水管理幾乎全部實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化。監(jiān)控系統(tǒng)大都采用集中管理的分層分布式結(jié)構(gòu)，即在一個(gè)水系上設(shè)有中央管理站，采用計(jì)算機(jī)和遙測(cè)、遙控裝置對(duì)各種泵站、水工建筑物、渠道等進(jìn)行集中控制，以達(dá)到水資源綜合利用的目的。監(jiān)控系統(tǒng)由主控計(jì)算機(jī)和現(xiàn)地單元級(jí)的人機(jī)接口，現(xiàn)場(chǎng)控制、采集單元根據(jù)地理?xiàng)l件采用現(xiàn)場(chǎng)總線、無線傳輸?shù)韧ㄓ嵎绞健? 主要研究?jī)?nèi)容 通過運(yùn)用 MATLAB 與 SIMULINK 仿真系統(tǒng)，驗(yàn)證幾種不同的流量控制方案，從中選擇一種較好的控制方案，再根據(jù) THJ2 型高級(jí)過程控制裝置對(duì)流量這一被控對(duì)象進(jìn)行一系列的控制實(shí)驗(yàn)所獲得的數(shù)據(jù)，通過解析法或?qū)嶒?yàn)法獲取被控對(duì)象的傳遞函數(shù)，在力控人機(jī)界面設(shè)計(jì)模擬控制系統(tǒng)并顯示控制效果。本裝置還可根據(jù)需要設(shè)計(jì)構(gòu)成 DDC， DCS， PLC,FCS 等多種控制系統(tǒng)。系統(tǒng)動(dòng)力支路分兩路：一路由三磁力驅(qū)動(dòng)泵、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、直流電磁閥、渦輪流量計(jì)以及手動(dòng)調(diào)節(jié)閥組成；另一路由日本三菱變頻器、三項(xiàng)磁力驅(qū)動(dòng)泵、渦輪流量計(jì)及手動(dòng)調(diào)節(jié)閥組成。包括上水箱、中水箱、下水箱和儲(chǔ)水箱。 檢測(cè)裝置由流量傳感器和轉(zhuǎn)換器組成，流量傳感器 分別用來對(duì)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥支路、變頻之路及盤管出口支路的流量進(jìn)行測(cè)量。電動(dòng)調(diào)節(jié)閥采用智能型電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，用來進(jìn)行控制回路流量的調(diào)節(jié)。水泵采用磁力驅(qū)動(dòng)泵，本裝置采用兩只磁力驅(qū)動(dòng)泵。 本裝置的基本配置的控制器有調(diào)節(jié)儀表、比值器 \前饋 — 反饋補(bǔ)償器、解耦裝置。解耦控制裝置與調(diào)節(jié)器一起使用可以實(shí)現(xiàn)鍋爐內(nèi)膽與鍋爐夾套的溫度、上水箱液位與出口溫度的解耦控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)。國(guó)產(chǎn)監(jiān)控組態(tài)軟件唯一的完整的 冗余 與熱備體系 設(shè)計(jì)，完整的 分布式網(wǎng)西南石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文） 4 絡(luò) 結(jié)構(gòu) ， 持控制設(shè)備冗余、多重網(wǎng)絡(luò)冗余，多客戶端冗余、冗余的主從站都可以操作 ，機(jī)監(jiān)控圖形界面與過程數(shù)據(jù)處理分離，內(nèi)置獨(dú)立的 實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)庫(kù) 。 力控組態(tài)軟件特點(diǎn)： 方便、靈活的 開發(fā)環(huán)境 ，提供各種工程、畫面模板、可嵌入各種格式（ BMP、 GIF、 JPG、 JPEG、 CAD 等）的圖片，方便畫面制作，大大降低了組態(tài)開發(fā)的工作量；高性能實(shí)時(shí)、歷史數(shù)據(jù)庫(kù)，快速訪問接口在數(shù)據(jù)庫(kù) 4 萬點(diǎn)數(shù)據(jù)負(fù)荷時(shí)，訪問吞吐量可達(dá)到 20200 次 /秒；強(qiáng)大的分布式報(bào)警、事件處理，支持報(bào)警、事件網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)斷線存儲(chǔ)，恢復(fù)功能；支持操作圖元對(duì)象的多個(gè)圖層，通過 腳本 可靈活控制各圖層的顯示與隱藏；全新的、靈活的報(bào)表設(shè)計(jì)工具：提供豐富的報(bào)表操作函數(shù)集、支持復(fù)雜 腳本 控制，包括：腳本調(diào)用和事件腳本，可以提供報(bào)表設(shè) 計(jì)器，可以設(shè)計(jì)多套報(bào)表模板；提供在 Inter/Intra 上通過 IE 瀏覽器以 “瘦 ”客戶端方式來監(jiān)控工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的解決方案；支持通過 PDA 掌上終端在 Inter 實(shí)時(shí)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，支持通過移動(dòng) GPRS、 CDMA 網(wǎng)絡(luò)與控制設(shè)備或其它遠(yuǎn)程力控節(jié)點(diǎn)通訊支持控制設(shè)備冗余 、控制 網(wǎng)絡(luò)冗余 、監(jiān)控服務(wù)器冗余、監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)冗余、監(jiān)控客戶端冗余等多種 系統(tǒng)冗余 方式。 進(jìn)程管理器： 可按照配置安全啟動(dòng)、停止各個(gè)程序進(jìn)程，支持進(jìn)程異常自動(dòng)處理功能。 流量控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真 5 圖 力控進(jìn)程管理界面 報(bào)警、事件處理： 強(qiáng)大的分布式報(bào)警、事件處理，支持報(bào)警、事件網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)斷線存儲(chǔ)，恢復(fù)功。 報(bào)表生成器： 提供豐富的報(bào)表操作函數(shù)集、支持復(fù)雜 腳本 控制，包括：腳本調(diào)用和事件腳本。支持圖表顯示自動(dòng)刷新，可輸出多種文件格式： Excel、TXT、 PDF、 HTML、 CSV 等。具備打印、 打印預(yù)覽 、 頁(yè)眉 頁(yè)腳 打印功能。提供報(bào)表設(shè)計(jì)器，可以設(shè)計(jì)多套報(bào)表模板。新增多功能圖片顯示、 GIF 透明動(dòng)畫、 CAD 圖形組件等實(shí)用圖形工具。優(yōu)化、改造了多媒體播放器、 Flash 播放器、 瀏覽器 、幻燈片等子圖。 matlab 與 simulink 編程軟件介紹 MATLAB 是 matrixamp。是由美國(guó) mathworks 公司發(fā)布的主要面對(duì)科學(xué)計(jì)算、可視化以及交互式 程序設(shè)計(jì) 的高科西南石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文） 6 技計(jì)算環(huán)境。 MATLAB 和 Mathematica、 Maple 并稱為三大 數(shù)學(xué) 軟件。 MATLAB 可以進(jìn)行 矩陣 運(yùn)算、繪制 函數(shù) 和數(shù)據(jù)、實(shí)現(xiàn) 算法 、創(chuàng)建用戶界面、連接其他 編程語(yǔ)言 的程序等，主要應(yīng)用于工程計(jì)算、控制設(shè)計(jì)、 信號(hào)處理 與通訊、 圖像處理 、 信號(hào)檢測(cè) 、 金融建模 設(shè)計(jì)與分析等 領(lǐng)域 。在新的版本中也加入了對(duì) C， FORTRAN， C++， JAVA 的支持。 Simulink 是 MATLAB 最重要的組件之一，它提供一個(gè)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和綜合分析的集成環(huán)境。 Simulink 具有適應(yīng)面廣、結(jié)構(gòu)和流程清晰及仿真精細(xì)、貼近實(shí)際、效率高、靈活等優(yōu)點(diǎn)，并基于以上優(yōu)點(diǎn) Simulink 已被廣泛應(yīng)用于控制理論和 數(shù)字信號(hào)處理 的復(fù)雜仿真和設(shè)計(jì)。 Simulink 是 MATLAB 中的一種可視化仿真工具， 是一種基于 MATLAB 的框圖設(shè)計(jì)環(huán)境，是實(shí) 現(xiàn)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和分析的一個(gè)軟件包，被廣泛應(yīng)用于 線性系統(tǒng) 、非線性系統(tǒng)、數(shù)字控制及數(shù)字信號(hào)處理的建模和仿真中。為了創(chuàng)建動(dòng)態(tài)系統(tǒng)模型， Simulink 提供了一個(gè)建立模型方塊圖的圖形用戶接口 (GUI) ，這個(gè)創(chuàng)建過程只需單擊和拖動(dòng)鼠標(biāo)操作就能完成，它提供了一種更快捷、直接明了的方式，而且用戶可以立即看到系統(tǒng)的仿真結(jié)果。reg。對(duì)各種 時(shí)變系統(tǒng) ，包括通訊、控制、 信號(hào)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(kù)來對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)、仿真、執(zhí)行和測(cè)試。 Simulink 與 MATLABamp。 緊密集成，可以直接訪問 MATLAB 大量的工具來進(jìn)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(hào)參數(shù)和測(cè)試數(shù)據(jù)的定義。 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(dòng)的情況下根據(jù)對(duì)應(yīng)的控制傳遞函數(shù)進(jìn)行對(duì)應(yīng)的變化并最終趨近于設(shè)定流量。 流量比值控制系統(tǒng)需要主動(dòng)量和從動(dòng)量?jī)蓚€(gè)變量，從動(dòng)量隨著主動(dòng)量的變化進(jìn)行變化，同時(shí)這種變化呈現(xiàn)一種穩(wěn)定的比值關(guān)系。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(jìn)行比較。 單 閉環(huán)流量控制系統(tǒng)的 simulink 仿真方案 首先虛擬一個(gè)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(jī)設(shè)定的。 單流量控制系統(tǒng)仿真界面： 圖 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。整定的實(shí)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(dòng)態(tài)和靜態(tài)指標(biāo)，取得最佳的控制效果。理論計(jì)算整定法有對(duì)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(yàn)法、衰減曲線法和響應(yīng)曲線法等。 西南石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文） 10 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。求得滿意的 1/4 衰減度過渡過程曲線。將 Ti 由大到小進(jìn)行整定。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)。 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?gòu)男〉酱笳{(diào)節(jié)比例系數(shù)，此時(shí)得到等幅振蕩的比例成為臨街比例度系數(shù) Ku。 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(shí)間 Ti置于最大（ Ti=∞），微分時(shí)間置零（ Td=0），比例系數(shù) Kp適當(dāng)，平衡操作一段時(shí)間，把系統(tǒng)投入自動(dòng)運(yùn)行。 3） 、采用經(jīng)驗(yàn)公式，根據(jù) Ku和 Tu值，計(jì)算出調(diào)節(jié)器 Kp、 Ti和 Td的值。若還不夠滿意，可再作進(jìn)一步調(diào)整。 有的過程控制系統(tǒng)，當(dāng)調(diào)節(jié)器比例系數(shù)調(diào)到最大刻度值時(shí)，系統(tǒng)仍不產(chǎn)生等幅振蕩，對(duì)此，就把最大刻度的比例度作為臨界比例度進(jìn)行調(diào)節(jié)器參數(shù)整定。記錄下此時(shí)的 4： 1 衰減比例度δ k和衰減周期 Tk。 根據(jù)上述步驟，首先將積分時(shí)間 Ti 調(diào)到最大，而微分時(shí)間常數(shù) Td 調(diào)為 系數(shù)較大。 首先根據(jù) MATLAB 的單回路流量控制仿真圖做出階躍響應(yīng)曲線圖如下： 圖 整定前單流量控制系統(tǒng)曲線圖 西南石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文） 12 根據(jù)步驟，調(diào)整 I 值和 K值，使曲線衰減比近似 4:1，調(diào)整數(shù)據(jù)如下： 參數(shù)： K= 4: 。則系統(tǒng)曲線圖未整定前如下： 流量控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真 13 圖 參數(shù)整定前單閉環(huán)流量比值控制曲線圖 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)。