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过程控制论文.doc

过程控制论文

一個人的馬路是寂靜_
2019-02-21 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《过程控制论文doc》,可适用于企业制度领域

过程控制仪表与控制系统学校:山西农业大学院校:工学院班级:电气姓名:陈明明学号:加热炉的前馈反馈控制系统摘要:加热装置目前市场上主要是采用前馈控制,但控制有很强的局限性,应用更多的不便。这个设计是一个加热炉设计的前馈反馈控制系统,使用MATLABSimulink系统仿真,和临界比例法参数设置,完成符合实际需求的加热炉设计的前馈反馈控制系统。关键词:前馈反馈控制系统活跃的体在大多数情况下一个简单的控制系统由于其自身需要较少的自动化仪器设备投资少维护方便当年投产同时在生产实践证明它能解决大量的问题生产控制满足定值控制的要求因此简单的控制系统是最简单的生产过程自动控制最基本的最广泛使用的形式。为了满足生产工艺生产参数的不同要求生产过程中先后出现了各种复杂的控制系统例如串级控制系统前馈反馈控制系统纯滞后补偿控制系统和解耦控制系统等。在各种复杂的控制系统前馈反馈控制系统是在简单控制系统的基础上发展起来的为双闭环或多闭环控制前馈反馈控制系统可以应用于容量滞后较大及扰动大的对象。设计任务及要求在油加热炉控制系统中通过阶跃响应特性试验得到控制通道广义对象传函为:原料油流量扰动通道的广义传函为:若生产过程中燃料油流量是一可测的变化幅值较大较为频繁的扰动试设计前馈反馈加热炉温度控制系统。具体设计要求如下:根据前馈的控制对象选择方法的特点:对应的温度控制系统的设计,给出了原理图的流程图,控制和系统的控制点带控制点的流程图控制和控制系统的原理图。仿真研究静态和动态前馈扰动和跟踪系统的特点。选择控制规律对设计系统进行仿真整定运行参数。前馈控制系统前馈控制系统的特点理想的情况下针对某种扰动的前馈控制系统能够完全补偿因扰动而引起的对被调量的影响。实现对干扰完全补偿的关键是确定前馈控制器(前馈调节器)的控制作用显然(s)取决于对象控制通道和干扰通道的特性。()令=则有: =(s)(s)(s)             ()式中:是干扰引起的输出。在理想的情况下经过前馈控制以后被调量不变即实现了所谓“完全补偿”此时: =(s)(s)(s)=所以前馈控制器的控制规律为:             ()上式说明前馈控制的控制规律完全是由对象特性决定的它是干扰通道和控制通道传递函数之商式中负号表示控制作用的方向与干扰作用相反。如果(s)和(s)可以很准确测出且(s)完全和上式确定的特性一致则不论干扰信号是怎样的形式前馈控制都能起到完全控制的作用使被调量因干扰而引起的动态和稳态偏差均是零。复合控制系统复合控制系统特性分析正如前面所指出的那样前馈控制能依据干扰值的大小在被调参数偏离给定值之前进行控制使被调量始终保持在给定值上。这样一个看起来相当完美的控制方式也有其局限性。首先表现在前馈控制系统中不存在被调量的反馈即对于补偿的结果没有前言的手段。因而当前前馈作用并没有最后消除偏差时系统无法得知这一信息而作进一步的校正。其次由于实际工业对象存在着多个干扰为了补偿它们对被调量的影响势必设计多个前馈通道增加了投资费用和维护工作量。此外当干扰通道的时间常数小于控制通道的时间常数时不能实现完全补偿。再者前馈控制模型的精度也受到多种因素的限制对象特性受负荷和工况等因素的影响而产生偏移必然导致(s)和(s)的变化因此一个事先固定的前馈模型不可能获得良好的控制质量。工程实际中为克服前馈控制的局限性从而提高控制质量对一两个主要扰动采取前馈补偿而对其它引起被调参数变化的干扰采用反馈控制来克服。以这种形式组成的系统称为前馈反馈复合控制系统。前馈反馈复合控制系统即能发挥前馈调节控制及时的优点又能保持反馈控制对各种扰动因素都有抑制作用的长处因此得到了广泛的应用。对象的特性分析根据前馈反馈控制系统的控制流程设计控制系统的流程图。流程图如下图所示。在之后的仿真和整定中均依据此图进行调整和改动控制系统设计控制基本方案与仪器仪表的选择根据估算得出的T=采用整定法得出Kp=,Ti=,Td=,初定PID控制器的参数为Kc=Kp=,Ki=KcTi=,Kd=Kc*Kd=至此先将扰动通道和前馈通道去除,并对PID控制器的三个参数进行多方面综合调整,比例调节量Kc的增大可增强对系统的作用并提高系统快速性但会是系统超调量增大降低系统稳定性积分调节量Ki的增大会使系统稳定性和快速性减弱但可以实现误差调节消除系统的稳态误差微分调节量Kd的增大可使系统微分控制作用增强,但会带来一定的超前特性。经过多次调整和波形观察观察对控制器参数进行微调整取Kc=Ki=,Kd=得到理想的系统输出。仪器仪表选择DDZⅢ型电动调节器其输入信号为mA。因为加热炉内部温度较高所以传感器部分采用传统的热电偶料流量是主要扰动故将其作为前馈信号与调节器输出信号相加后做为调节阀的控制信号。Km>,从安全角度考虑调节阀为气开阀则Kv>。对象Kp>,所以调节器Kc>。温度变送器量程为°C控制系统的MATLAB仿真在做完以上的所有分析和整定之后将完整的系统进行仿真实验并对之前得到的PID控制参数进行进一步的细微调整。在这次仿真中可以比较理想PID与实际PID的控制效果。仿真原理图如下图所示微调后的PID参数为:Kc=,Ki=,Kd=。三个参数均有改动。在实际PID控制器的环节中微分增益应该为微分环节分母一次项系数的到倍。这里取。仿真得到的输出特性曲线如图所示结论调节的结果基本令人满意超调量均控制在以内调节时间也在合理的范围中扰动得到克服。这里可以明显观察到在理想PID调节和实际PID调节下系统的输出有一定的差别。相比理想PID调节器在实际PID控制器调节下系统输出的衰减比更大超调量也略大调节时间更短。设计心得在前馈反馈系统对加热炉温度控制的研究过程中本人对前馈反馈控制系统的模型与控制过程有了更进一步的认识原本抽象的控制理论也变得更加清晰对于这种传统的经典学科我还需要继续投入时间去领悟和理解在课程设计这个过程中我走了不少弯路这些可以当成经验供以后参考。参考文献邵裕森过程控制工程M北京:机械工业出版社(重印)杨成慧Matlab基础及实验教程M北京:北京大学出版社.张静MATLAB在控制系统中的应用M北京电子工业出版社

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