过程控制课程设计-大神版

《过程控制》课程设计

题目：燃油炉装置温度控制系统

班级：测控二班

学号：2

姓名：刘朔

同组人员：林波、刘登洲、刘忠昌

任课教师：张虹

完成时间：2014/11/20 目录

一、绪论-------------------------------------------- - 1 -

二、工艺流程及控制要求------------------------------- - 2 -

三、对象的动态特性分析------------------------------- - 3 -

四、方案设计 ---------------------------------------- - 6 -

五、控制系统的工作原理------------------------------- - 9 -

六、控制系统仿真 ----------------------------------- - 10 -

七、结论------------------------------------------- - 12 -

八、设计心得 --------------------------------------- - 14 -

九、参考文献 --------------------------------------- - 15 -

一、绪论

过程控制是应用性和实践性较强的一门课，许多的重要概念和方法需要通过实验才能更好掌握。

通过仿真研究各种控制系统和复杂控制算法，简单快捷。

过程控制系统仿真就是以过程数学模型为基础，对过程控制系统进行实验、分析、评估和预测研究的一种技术和方法。

MATLAB的控制系统相关工具箱及Simulink的问世，给控制系统的分析和设计带来了极大地方便，已成为风行国际的、有力的控制系统计算机辅助分析、设计工具。

Simulink是一个交互式动态系统建模、仿真和分析图形环境，提供一个建立控制系统方框图，并对系统进行仿真的环境。

本文将以“燃油炉装置温度控制系统”为例，完成在Simulink基础上的仿真。

二、工艺流程及控制要求

在模壳浇铸、焙烧时常用燃油炉，烧制过程中需要对温度加以控制，对一个燃油炉装置进行如下实验，在温度控制稳定到580℃时，在开环状态下将执行器的输入燃油流量增加大约%

20，即在开环状态下将执行器的输入燃油流量增加∆I，持续min

q=

h/

2T

=

2

∆t记录炉内温度变化数据∆t后结束，等间隔min

2

=

δ的无差温度控制系统。

如下表，试根据实验数据设计一个超调量%

≤

20

p

具体设计要求如下:

（1）根据实验数据选择一定的辨识方法建立对象的模型；

（2）根据辨识结果设计符合要求的控制系统（给出带控制点的控制流程图，控制系统原理图等，选择控制规律）；画出控制系统SAMA图；

（3）根据设计方案选择相应的控制仪表（DDZ-Ⅲ），绘制原理接线图；（4）对设计系统进行仿真设计，首先按对象特性法求出整定参数，然后按4:1衰减曲线法整定运行参数。

（5）用MCGS进行组态设计。

三、对象的动态特性分析在MATLAB中运行如下程序：

clc;

dy=[0 ];

y(1)=0;

for i=2:22

y(i)=dy(i)+y(i-1);

end

for j=1:22

ys(j)=y(j)/y(22);

end

yb(1)=;

yb(2)=;

t=(0:1:21).*180;

subplot(211)

plot(t,dy,'r','LineWidth',;

hold on;

plot(t,y,'LineWidth',;

title('脉冲响应曲线');

xlabel('t');

ylabel('y');

subplot(212)

plot(t,ys,'LineWidth',2);

xlabel('t');

ylabel('y*');

title('y* 曲线图');

disp(y);

disp(ys);

表一：对象的阶跃响应

t(点)012345678910θ

∆℃0

y0

y*0

t (点)1112131415161718192021θ

∆(℃)

y

y*

运行图像为：

图1：脉冲响应曲线

求得

y（∞）=+0=℃

13.26

0.663(/%)

20%

y C

K C

μ

∞

===

∆

图2：归一化阶跃响应曲线

取4.0

)

(

1

=

t

y，8.0

)

(

2

=

t

y，得t=, t2=1587s,

由

得T1=286s，T2=763s，即

对象传函为

()0.663

()()

%

()(286s1)(7631)

p

Y s c

G s

U s s

︒

==

++

在simulink中，建模观察对象的阶跃响应曲线：

图3：阶跃响应建模

⎪

⎪

⎭

⎪⎪

⎬

⎫

⎪

⎪

⎩

⎪⎪

⎨

⎧

-

≈

+

+

≈

+

)

55

.0

74

.1(

)

(

)

(

16

.2

1

2

1

2

1

2

1

2

1

2

1

t

t

T

T

T

T

t

t

T

T