自控实践报告

福州大学至诚学院《自动控制系统认识实践》题目：自动控制系统认识实践

姓名：

学号：

系别：电气工程系

专业：电气工程及其自动化

年级：2009

起讫日期：2012年1月9日~1月13日

指导教师：

目录

1、自动控制系统认识实践任务书 (2)

2、认识实践目的和目标 (3)

3、实践内容 (3)

4、实践总结 (14)

5、实践心得体会 (15)

6、参考文献 (15)

自动控制系统认识实践任务书

一．实验课程简介

《自动控制系统认识实践》是电气工程与自动化类专业的一门重要的专业实践选修课，是计算机控制、电气控制与PLC、过程控制、组态软件、计算机控制、数据通信与计算机网络等多学科的交叉综合应用实践，着重养学生的实践和综合应用能力，开拓学生学习积极性、主动性，为今后从事自动化系统打下良好的基础。

二．实验课程目标与基本要求

1）通过学习，让学生自己动手实践，实现自动控制系统严格规范的训练，使学生掌握自动控制系统的基本方法和基本技能。

2）通过学习，培养学生提出问题，查阅资料，设计方案，动手实践，观察现象，分析结果的能力，达到学生解决基本系统设计问题的学习目标。

三．实践方法

该课程实践以演示和验证为主。学习自动控制系统的调试和分析。

四、实践内容

1、观看自动化流水线影像资料;

2、熟悉Me093399型机电一体化教学系统；Me093399型机电一体化教学系统是以工业生产中的自动化装配生产线为原型开发的教学、实验、实训综合应用平台。本装置采用铝合金结构件搭建各分站主体设备，选取多种机械传动方式实现站间串联，整体生产线充分展现了实现工业生产中的典型部分。系统控制过程中除涵盖多种基本控制方法外，还凸现组态控制、工业总线、电脑视觉、实时监控等先进技术，为培养现代化应用型人才创设了完整、灵活、模块化、易扩展的理想工业场景。

完成本实训项目涉及到现场所需的诸多综合技术应用，如：机械传动技术、电气控制技术、气动与液压技术、传感器的应用、PLC控制技术、过程控制技术和现代化生产中的组态控制、工业总线、电脑视觉、实时监控等。

在项目设计时应由易到难，逐步深入，可从单站开展入手，到现场总线控制和对整个模拟生产线的实时监控。

3、工业全数字交流（直流）调速系统实践：包括PLC、触摸屏与6SE70构成的控制系统实验；组态软件WinCC组态实验；S7-300与6SE70交流变频装置实验。

4、基于西门子PLC的过程控制系统实践。

以上实践的详细内容参考实验大纲和相关实验说明书。

1、认识实践目的和目标

《自动控制系统认识实践》是电气工程及其自动化专业的一门重要的专业实践选修课，着重养学生的实践和综合应用能力，开拓学生学习积极性、主动性，为今后从事自动化控制系统打下良好的基础。

实验课程目标与基本要求

1）通过学习，让学生自己动手实践，实现自动控制系统严格规范的训练，使学生掌握自动控制系统的基本方法和基本技能。

2）通过学习，培养学生提出问题，查阅资料，设计方案，动手实践，观察现象，分析结果的能力，达到学生解决基本系统设计问题的学习目标。

2、实践内容

1、自动化学科概论

老师介绍了自动化学科概论。自动化是一门涉及学科较多、应用广泛的综合性科学技术。作为一个系统工程，它由5个单元组成：①程序单元。决定做什么和如何做。②作用单元。施加能量和定位。③传感单元。检测过程的性能和状态。④制定单元。对传感单元送来的信息进行比较，制定和发出指令信号。⑤控制单元。进行制定并调节作用单元的机构。自动化的研究内容主要有自动控制和信息处理两个方面，包括理论、方法、硬件和软件等，从应用观点来看，研究内容有过程自动化、机械制造自动化、管理自动化、实验室自动化和家庭自动化等。

从自动化科学与技术学科的层面来审视、介绍了本科自动化专业所要学习的内容。通过这里的介绍，使我们较深入地理解：(1)自动化的内涵、外延与定位；(2)自动化科学与技术的基本原理与核心概念；(3)自动化学科的知识体系、知识元及其相互关系；(4)自动化专业的课程体系、主要课程及其相互关系；(5)自动化科学技术、自动化专业与相关科学技术、相关专业之间的联系与区别，并对现代自动化科学与技术的发展有一个大概的了解

2.数字化PID控制系统

1.老师还介绍了PID的相关知识。PID（Proportional Integral Differential）控

制是比例、积分、微分控制的简称。在自动控制领域中，PID 控制是历史最久、生命力最强的基本控制方式。

PID 控制器的原理是根据系统的被调量实测值与设定值之间的偏差，利用偏差的比例、积分、微分三个环节的不同组合计算出对广义被控对象的控制量。图1是常规PID 控制系统的原理图。

图1

其中虚线框内的部分是PID 控制器，其输入为设定值 )(t r 与被调量实测值

)(t y 构成的控制偏差信号)(t e :

)(t e =)(t r -)(t y (1)

其输出为该偏差信号的比例、积分、微分的线性组合，也即PID 控制律：

])()(1

)([)(0⎰++=t D I P dt t de T dt t e T t e K t u (2)

式中，P K 为比例系数；D T 为积分时间常数；D T 为微分时间常数。

根据被控对象动态特性和控制要求的不同，式(2)中还可以只包含比例和积分的PI 调节或者只包含比例微分的PD 调节。下面主要讨论PID 控制的特点及其对控制过程的影响、数字PID 控制策略的实现和改进，以及数字PID 控制系统的设计和控制参数的整定等问题。

2.数字PID 控制算法

在连续生产过程控制系统中，通常采用如图1所示的PID 控制，其对应的

传递函数表达式为

)11()()(s T s T K s E s U d i p ++= (7)

对应的控制算法表达式为