过程控制课设报告.
北京科技大学过程控制实验报告
实验报告课程名称：过程控制系统实验项目名称：被控对象特性测试实验日期与时间： 2022.07 指导教师：班级：姓名：学号：成绩：一、实验目的要求1．了解控制对象特性的基本形式。
2．掌握实验测试对象特性的方法，并求取对象特性参数二、实验内容本节实验内容主要完成测试对象特性，包含以下两部分内容：1．被控对象特性的实验测定本实验采用飞升曲线法（阶跃向应曲线法）测取对象的动特性。
飞升曲线是指输入为阶跃信号时的输出量变化的曲线。
实验时，系统处于开环状态，被控对象在某一状态下稳定一段时间后，输入一阶跃信号，使被控对象达到另一个稳定状态，得到被控对象的飞升曲线。
在实验时应注意以下的一些问题：1）测试前系统应处于正常工作状态，也就是说系统应该是平衡的。
采取一切措施防止其他干扰的发生，否则将影响实验结果。
2）在测试工作中要特别注意工作点与阶跃幅度的选取。
作为测试对象特性的工作点，应该选择正常工作状态，也就是在额定负荷及正常的其他干扰下，因为整个控制过程将在此工作点附近进行。
阶跃作用的取值范围为其额定值的 5－10%。
如果取值太小，由于测量误差及其它干扰的影响，会使实验结果不够准确。
如果取值过大，则非线性影响将扭曲实验结果。
不能获得应有的反应曲线，同时还将使生产长期处于不正常的工作状态，特别是有进入危险区域的可能性，这是生产所不能允许的。
3）实验时，必须特别注意的是，应准确地记录加入阶跃作用的计时起点，注意被调量离开起始点时的情况，以便计算对象滞后的大小，这对以后整定控制器参数具有重要的意义。
4）每次实验应在相同的条件下进行两次以上，如果能够重合才算合格。
为了校验线性，宜作正负两种阶跃进行比较。
也可作不同阶跃量的实验。
2．飞升曲线数据处理在飞升曲线测得以后，可以用多种方法来计算出所测对象的微分方程式，数据处理方法有面积法、图解法、近似法等。
面积法较复杂，计算工作量较大。
近似法误差较大，图解法较方便，误差比近似法小。
过程控制课程设计
过程控制 课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解过程控制的基本概念，掌握其原理和分类。
2. 使学生掌握过程控制系统中常用的数学模型及其应用。
3. 引导学生了解过程控制系统的设计方法和步骤。
技能目标：1. 培养学生运用数学模型分析和解决过程控制问题的能力。
2. 培养学生设计简单过程控制系统的能力，能根据实际需求选择合适的控制策略。
3. 提高学生运用现代工具（如计算机软件）进行过程控制系统仿真的技能。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对过程控制学科的兴趣和热情，激发他们探索未知、勇于创新的科学精神。
2. 培养学生具备良好的团队合作意识，学会与他人共同分析问题、解决问题。
3. 引导学生认识到过程控制在工业生产、环境保护等领域的重要作用，增强他们的社会责任感和使命感。
分析课程性质、学生特点和教学要求，本课程目标旨在让学生掌握过程控制的基本知识和技能，培养他们解决实际问题的能力。
通过课程学习，学生将能够：1. 理论联系实际，运用所学知识分析、解决过程控制问题。
2. 掌握过程控制系统的设计方法和步骤，具备一定的控制系统设计能力。
3. 提高自身的科学素养，培养良好的团队合作精神和创新意识。
4. 关注过程控制在社会生产中的应用，为我国工业发展和环境保护做出贡献。
二、教学内容1. 过程控制基本概念：包括过程控制定义、分类、发展历程及其在工业中的应用。
教材章节：第一章 绪论2. 过程控制系统数学模型：介绍控制系统的传递函数、状态空间表达式、方块图及其相互转换。
教材章节：第二章 数学模型3. 过程控制策略：讲解比例、积分、微分控制规律，以及串级、比值、前馈等复合控制策略。
教材章节：第三章 控制策略4. 过程控制系统设计方法：阐述控制系统的设计原则、步骤和方法，包括稳定性分析、性能指标和控制器设计。
教材章节：第四章 系统设计与分析5. 过程控制系统仿真：介绍过程控制系统仿真软件及其应用，通过实例演示仿真过程。
教材章节：第五章 系统仿真与实现6. 过程控制案例分析：分析典型过程控制系统的实际问题，探讨解决方案。
过程控制实验报告3(液位单闭环实验)
班级：082班座号：姓名成绩：
课程名称：过程控制工程实验项目：液位单闭环实验
一、实验目的：
通过实验掌握单回路控制系统的构成。
学生可自行设计，构成单回路单容液位，并采用临界比例度法、阶跃反应曲线法和整定单回路控制系统的PID参数，熟悉PID参数对控制系统质量指标的影响，用计算机进行PID参数的调整和自动控制的投运。
二、实验设备：
水泵、变频器、压力变送器、主回路调节阀、上水箱、上水箱液位变送器、牛顿模块（输入、输出）。
表4-13 阶跃反应曲线整定参数表
4、将计算所得的PID参数值置于计算机中。
5、使水泵Ⅰ在恒压供水状态下工作。
观察计算机上液位曲线的变化。
6、待系统稳定后，给定加个阶跃信号，观察其液位变化曲线。
7、再等系统稳定后，给系统加个干扰信号，观察液位变化曲线。
8、曲线的分析处理，对实验的记录曲线分别进行分析和处理，处理结果于表格4.12中。
五、试验报告：
根据试验结果编写实验报告，并根据K、T、τ平均值写出广义的传递函数。
过程控制技术课程设计
过程控制技术课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解过程控制技术的基本概念，掌握其原理和分类；2. 学习过程控制系统的数学模型，了解各参数对系统性能的影响；3. 掌握过程控制策略的设计与优化方法；4. 了解过程控制技术在工业生产中的应用案例。
技能目标：1. 能够运用所学知识对过程控制系统进行分析，建立数学模型；2. 能够设计简单的过程控制策略，并进行仿真与优化；3. 能够运用过程控制技术解决实际工程问题，具备一定的实际操作能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对过程控制技术的兴趣，激发其探索精神和创新意识；2. 培养学生严谨的科学态度，注重实践与理论相结合；3. 增强学生的团队协作能力，提高沟通与交流能力；4. 培养学生关注过程控制技术在工业生产中的应用，提高其社会责任感和使命感。
课程性质：本课程为高年级专业课程，旨在帮助学生建立过程控制技术的理论体系，提高实际操作能力。
学生特点：学生具备一定的专业基础知识，具有较强的逻辑思维能力和动手能力。
教学要求：结合课程性质和学生特点，注重理论与实践相结合，充分调动学生的主观能动性，提高其解决问题的能力。
通过本课程的学习，使学生能够掌握过程控制技术的基本原理和方法，具备实际工程应用能力。
教学过程中，将目标分解为具体的学习成果，以便后续的教学设计和评估。
二、教学内容1. 过程控制技术基本概念与原理：包括过程控制定义、分类、发展历程及在工业生产中的应用。
教材章节：第一章2. 过程控制系统的数学模型：介绍数学模型的基本概念，分析过程控制系统中各参数对系统性能的影响。
教材章节：第二章3. 过程控制策略设计与优化：学习PID控制、模糊控制、自适应控制等策略，并进行仿真与优化。
教材章节：第三章4. 过程控制设备与系统：介绍过程控制系统中常用的传感器、执行器、控制器等设备，以及系统的组成和原理。
教材章节：第四章5. 过程控制技术在工业生产中的应用：分析典型工业生产过程中过程控制技术的应用案例，如化工、热工、电力等。
过程控制课程设计报告书.甘
目录一、概述-----------------------------------------------------------------------2 1．1工业锅炉概述----------------------------------------------------------------2 1．2国内工业锅炉发展状况--------------------------------------------------------2 1．3国外工业锅炉发展状况--------------------------------------------------------2 1．4工业锅炉的调节任务----------------------------------------------------------2 二、工业锅炉控制系统的基本任务和要求--------------------------------------------3 2．1给水控制系统----------------------------------------------------------------3 2．2过热蒸汽温度的调节系统------------------------------------------------------3 2．3燃烧调节系统----------------------------------------------------------------3 2．4锅炉的主要设计参数----------------------------------------------------------4 三、工业锅炉自动控制系统方案的设计----------------------------------------------4 3．1给水控制系统----------------------------------------------------------------4 3．1．1 锅炉汽包给水控制对象的特点3．1．2锅炉汽包给水控制对象的动态特性3．1．3测量给水控制系统仪表的选择3．1．4给水控制系统的设计3．1．5给水控制系统的工作原理及SAMA图3．2过热蒸汽温度的调节系统-----------------------------------------------------10 3．2．1过热蒸汽温度的调节系统对象的动态特性3．2．2测量过热蒸汽温度仪表的选择3．2．3过热蒸汽温度的调节系统的设计3．2．4过热蒸汽温度串级控制系统的工作原理3．3燃烧调节系统---------------------------------------------------------------12 3．3．1燃烧调节系统的对象动态特性3．3．2测量燃烧调节系统仪表的选择3．3．3燃烧调节系统的设计3．3．4燃烧控制系统的工作原理及炉膛负压子系统的SAMA图四、锅炉的报警系统-------------------------------------------------------------17五、工业锅炉热工控制系统流程图-------------------------------------------------17六、设计小结-------------------------------------------------------------------18七、参考文献-------------------------------------------------------------------18八、附页-----------------------------------------------------------------------19一、概述1．1工业锅炉概述锅炉由汽锅和炉子组成。
过程控制课程设计报告
过程控制课程设计报告一、课程设计目的：1.熟识并娴熟掌控组态王软件；2.通过组态王软件的运用，进一步掌控了解过程掌握理论基础知识；3.了解典型工业生产过程(锅炉设备)的工艺流程和掌握要求；4.加强对课堂理论知识的理解与综合应用技能，提高解决实际工程问题的技能；5.培育自主查找资料、收索信息的技能以及实践动手技能与合作精神。
二、组态王简介：“组态王”是运行于 Microsoft Windows 200/NT4.0.*P 中文平台的中文界面软件，充分利用了 windows 图形功能完备、界面全都性好、易学易用的特点，并且采纳了多线程。
COM 组件等新技术，实现了实时多任务，软件运行稳定牢靠。
“组态王”软件包括由工程浏览器(TouchE*plorer) 、工程管理器 (Proj-Manager)和画面运行系统〔TouchVew〕三大部分组成。
在工程阅览中可以查看工程的各个组成部分，也可以完成数据库构造、定义外部设备等工作；工程管理器中内嵌了画面管理系统，用于新工程的创建和已有工程的管理。
画面的开发和运行由工程阅览器调用画面制作系统 touchMak 和运行系统 touchVew 来完成。
三、锅炉设备的的掌握原理及工艺流程：锅炉是过程工业中不可缺少的动力设备，它所产生的蒸汽不仅能够为蒸馏、化学反应、干燥、蒸发等过程提供热源，而且，还可以作为风机、压缩机、泵类驱动透平的动力源。
随着石油化学工业生产规模不断强化，生产设备不断革新，作为全厂动力和热源的锅炉，亦向着大容量、高参数、高效率方向进展。
为确保安全，稳定生产，对锅炉设备的自动掌握就显得非常重要。
为实现调整任务，将锅炉设备掌握划分为假设干个掌握系统，主要掌握系统有：〔1〕给水自动掌握系统〔即锅炉汽包水位的掌握〕操纵变量是给水流量，它主要考虑汽包内部的物料平衡，使给水量适应蒸汽量，维持汽包中水位在工艺允许范围内。
维持汽包中水位在给定范围内是保证锅炉、汽轮机安全运行的须要条件，使锅炉正常运行的主要标识之一。
过程控制课程设计报告
过程控制课程设计报告-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN过程控制与自动化仪表课程设计报告实验名称：调节规律对单容液位控制系统的影响专业：测控技术与仪器班级：组员：指导老师：目录目录 (3)一、设计目的 (4)二、设计原理 (4)三、设计过程 (5)四、设计数据 (6)五、设计数据分析： (9)六、设计总结 (9)一、设计目的1、通过实验熟悉过程控课程实验方法以及单回路反馈控制系统的组成和工作原理。
2、研究系统分别用P、PI和PID调节器时的阶跃响应。
3定性地分析P、PI和PID调节器的参数变化对系统性能的影响。
二、设计原理单容液位控制系统原理单容液位控制系统是一个单回路反馈控制系统，它的控制任务是使水箱液位等于给定值所要求的高度；并减小或消除来自系统内部或外部扰动的影响。
单回路控制系统由于结构简单、投资省、操作方便、且能满足一般生产过程的要求，故它在过程控制中得到广泛地应用。
当一个单回路系统设计安装就绪之后，控制质量的好坏与控制器参数的选择有着很大的关系。
合适的控制参数，可以带来满意的控制效果。
反之，控制器参数选择得不合适，则会导致控制质量变坏，甚至会使系统不能正常工作。
因此，当一个单回路系统组成以后，如何整定好控制器的参数是一个很重要的实际问题。
PID控制调节在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例积分微分控制，简称PID控制，又称PID调节。
其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制主要和可靠的技术工具。
当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型时，控制理论的其它设计技术难以使用，系统的控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用PID控制技术最为方便。
比例调节(P) 一种简单控制方式，，其输入与输出偏差信号的积分成比例关系。
系统一旦出现了偏差，比例环节就立即进行反应来减少偏差。
比例调节的作用设置的越大，调节的速度就越快；但比例作用过大时，会使系统的稳定性下降。
过程控制课程设计报告
前言过程控制系统课程设计是测控技术与仪器专业的实践教学环节。
其教学目的是:运用所学专业知识，结合工业生产实际，以仪表控制系统的工程设计为核心,是学生初步了解生产过程检测与控制系统的设计方法、设计规范和设计步骤,并通过实践设计、绘图等环节,培养学生的工程意识，掌握一定的工程设计技能，初步具备独立承接科研课题或工程设计的能力，受到一次工程师的基本训练。
本次过程控制系统课程设计主题为均热炉仪表检测控制系统，要求同学们选用DDZ-III型仪表,实现均热炉温度控制。
整个设计过程大概分为五部分。
首先,查阅资料,整理笔记,了解均热炉的生产工艺及控制要求。
第二步，根据设计要求,初步设计均热炉温度检测控制系统，并绘制系统原则图。
第三步,按要求通过计算选择仪表类型,并绘制系统框图。
第四步，绘制系统接线图。
第五,撰写设计报告。
目录1．概述 (4)1.１均热炉的结构与生产工艺ﻩ41.2均热炉检测控制系统概述 (4)２.均热炉的生产工艺参数与检测控制系统分析ﻩ52.1均热炉工艺参数与检测控制系统分析 (5)２.2仪表选型 ...................................................................................... ６2．3均热炉控制系统分析 . (7)2.3．１双交叉限幅燃烧控制系统ﻩ错误!未定义书签。
２.3．２炉膛压力控制系统ﻩ错误!未定义书签。
2．3.３换热器保护控制系统ﻩ7２.3.４热风超温放散控制系统 (7)２．3.5煤气压力低限报警、切断控制 (8)３.空燃比控制用比值器比值系数的计算及气体流量的温差修正 (8)3.１空燃比控制用比值器比值系数的计算ﻩ83.2热风流量的温度压力修正及乘除器运算系数的计算ﻩ83.３煤气流量的压力修正及乘除器运算系数的计算 (8)4．结束语ﻩ95.参考文献ﻩ错误!未定义书签。
6.指导教师评语………………………………………………………………………………..１０ﻩﻩ1．概述初轧是钢铁工业的一个重要环节。
过程控制课程设计
过程控制课程设计设计目的该课程设计旨在通过学生对过程控制的理解和操作，培养学生的控制思维和控制技能，进一步提高学生的实验能力和动手能力。
学生在课程设计中将学习到以下内容：•理解基本的控制理论和方法；•学会使用常见的控制器和传感器；•掌握实验过程中的问题分析与解决能力；•熟悉控制系统的建模和仿真；•了解实际工业控制应用。
设计内容该课程设计的主要内容为：使用Arduino单片机，设计一个智能温度控制系统。
设计要求1.通过调节加热器的开关，使得温度设置值与实际温度值尽可能相等；2.使用温度传感器采集实时温度，并使用数码管显示实时温度；3.设计一个PID控制器，实现自动调节；4.设计一个可调节的电位器，用于调节PID控制器的P、I、D三个参数。
设计步骤步骤1：硬件接口设计由于该课程设计需要使用Arduino单片机，因此需要进行硬件接口设计。
需要设计的接口有：•数码管模块接口；•温度传感器模块接口；•电位器模块接口；•加热器模块接口。
步骤2：控制系统建模和仿真在该设计中，需要通过建模和仿真来了解控制系统的各个部分。
需要进行的仿真工作包括：•建立温度传感器的数学模型；•建立加热器动态响应模型；•建立PID控制器模型。
步骤3：软件部分设计在实际操作中，需要使用软件来调节控制参数和显示实时温度。
需要进行的软件部分设计包括：•设计数字温度读取程序，实现从温度传感器传入数值；•设计PID控制器程序，实现调节控制器参数；•设计加热器控制程序，实现控制加热器的开关；•设计数码管显示程序，实现温度的实时显示。
步骤4：实验验证在完成硬件接口设计和软件部分设计后，需要进行实验验证。
在实验中需要进行以下操作：•设置温度值；•调节PID控制器参数；•查看实时温度数值；•记录和分析实验结果。
设计效果该课程设计通过实际的过程控制系统设计和实验，对学生进行了一次综合实践培训，有效地提高了学生对过程控制的理解和应用能力。
同时，该设计涉及到了硬件设计和软件开发两个方面，对学生的动手能力和编程能力也有很好的锻炼和提高。
过程控制工程课程设计
过程控制工程 课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握过程控制工程的基本概念，理解控制系统的结构、原理及分类。
2. 使学生了解过程控制系统中各环节的作用，掌握主要参数的测定与调整方法。
3. 帮助学生理解过程控制系统的数学模型，并学会运用相关理论分析控制系统的性能。
技能目标：1. 培养学生运用所学理论知识，分析实际过程控制工程问题的能力。
2. 培养学生设计简单的过程控制系统方案，并进行模拟与优化的能力。
3. 培养学生团队协作、沟通表达和动手实践的能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对过程控制工程的兴趣，激发他们探究未知、解决问题的热情。
2. 培养学生严谨、务实的科学态度，使他们具备良好的工程素养。
3. 引导学生关注过程控制工程在国民经济和生活中的应用，提高他们的社会责任感。
本课程针对高年级学生，结合过程控制工程学科特点，注重理论与实践相结合，旨在提高学生的专业知识水平、实际操作能力和综合素养。
课程目标明确、具体，便于教师进行教学设计和评估，同时有利于学生明确学习方向，提高学习效果。
二、教学内容1. 过程控制工程基本概念：控制系统定义、分类、性能指标。
教材章节：第一章第一节2. 控制系统数学模型：传递函数、方框图、信号流图。
教材章节：第一章第二节3. 控制系统元件及环节：传感器、执行器、控制器、滤波器等。
教材章节：第二章4. 过程控制系统设计：系统建模、控制器设计、系统仿真。
教材章节：第三章5. 常见过程控制系统分析：PID控制、模糊控制、自适应控制。
教材章节：第四章6. 过程控制系统应用实例：化工、热工、电力等领域。
教材章节：第五章教学内容安排和进度：第一周：过程控制工程基本概念第二周：控制系统数学模型第三周：控制系统元件及环节第四周：过程控制系统设计第五周：常见过程控制系统分析第六周：过程控制系统应用实例教学内容根据课程目标进行选择和组织，确保科学性和系统性。
通过制定详细的教学大纲，明确教材章节和内容，有助于教师按计划进行教学，同时便于学生跟进学习进度。
过程控制课程设计报告
《过程控制系统》课程设计报告课题：三阶系统PID控制的设计专业班级：姓名：学号：指导老师：年月日目录一. 课题任务---------------------1二. PID控制系统的仿真------------1三.控制系统的采样----------------3四. 结论-------------------------4五. 心得与体会-------------------5一．课题任务1、用MATLAB/Simulink对系统进行仿真建模和构成一个单回路PID控制系统，使用PID整定方法（临界比例度法或衰减曲线法）整定参数，对系统进行阶跃响应实验，记录仿真曲线。
2、在自控原理实验箱上搭接该单回路PID控制系统，对响应曲线进行采样。
3、通过结果对比分析：⑴、PID中比例、积分、微分对控制系统的影响⑵、PID参数整定后，系统响应曲线的衰减比、超调量、余差、上升时间、过渡时间等参数。
⑶、实际回路与仿真结果的对比分析。
二. PID控制系统的仿真1、在MATLAB/Simulink上该建立系统模型2.使用PID整定方法整定出参数•控制参数：•根据对象的动态特性，通过整定参数，改变控制器的适用性；•最佳控制要求：5个品质指标，要求稳、快、准（1）衰减曲线法：纯比例作用下，不需要调节到临界振荡，衰减比4：1到 10：1之间，图示 4：1衰减，两个波就可以稳定下来，得到Ps和Ts，由经验公式计算整定参数。
(2)采用MATLAB/Simulink对系统进行仿真结果(3) 计算出仿真曲线的衰减比、超调量、余差、上升时间、过渡时间等参数 解：衰减比：412.118.1=--=n 超调量：%80%100118.1%=⨯-=σ 余差：C=1-1=0上升时间:s t r 1.0=过渡时间：1.8s三.控制系统的采样(1) 在实验箱上搭接三阶控制系统(2) 对响应曲线进行采样，记录系统单位阶跃响应曲线。
(3) 计算出实验箱曲线的衰减比、超调量、余差、上升时间、过渡时间等参数。
过控课设报告
过程控制系统课程设计——基于组态王液位—流量串级过程控制系统设计姓名：张静娜班级：自11-2学号：111010102191．系统由多级串联构成，比如多级水箱，其液位和流量都是不定的。
在此，通过一定的控制方式，选择一定的控制策略，使其液位和流量实现控制，达到一定的限制。
并通过实时、历史曲线，显示当前和一段时间内的液位和流量变化趋势以及变化值，实现系统监控。
同时，通过报警信息的显示及提示，实现实时监控和及时给出相应的操作。
液位和流量是工业生产过程中最常用的两个参数，对液位和流量进行控制的装置在工业生产中应用的十分普遍。
液位的时间常数T一般很大，因此有很大的容积迟延，如果用单回路控制系统来控制，可能无法达到较好的控制质量。
而串级控制系统可以用一般常规仪表来实现，成本增加也不大，却可以起到十分明显的提高控制质量的效果，因此往往采用串级控制系统对液位进行控制。
一般情况下，流量是影响液位的主要因素，其时间常数较小，将它纳入副回路进行控制，不仅有效地克服了流量对液位造成的干扰，而且使系统工作频率提高，能够对液位实行较快的控制2.串级控制系统的特点：(1) 改善了过程的动态特性；(2) 能及时克服进入副回路的各种二次扰动，提高了系统抗扰动能力；(3) 提高了系统的鲁棒性；(4) 具有一定的自适应能力。
二、实验设备PCSK过程自动化控制系统、PC上位监控计算机、组态王组态软件在本系统中被控参量有两个，上水箱液位和管道流量，这两个参量具有相关联系，流量的大小可以影响上水箱液位，根据流量与液位的关系，故系统采用串级控制，内环为流量控制，外环为液位控制。
内环与外环的控制算法均采用PID算法，PID算法实现简单，控制效果好，系统稳定性好。
外环液位控制器的输出作为内环流量控制器的设定值，流量控制器的输出来控制调节阀的大小，来控制管道流量的大小，进而控制上水箱液位四、控制规律1．本设计采用PID控制规律。
主回路与副回路的控制算法均采用PID 算法。
过程控制系统课程设计报告.doc
目录第一章概述 (1)1.1 设计目的 (1)1.2 具体任务 (1)1.3 氧化铝生产的意义 (2)第二章氧化铝高压溶出工序介绍 (3)2.1 铝工业的国内外现状 (3)2.2 氧化铝生产过程 (4)2.3 高压溶出工序 (9)第三章氧化铝高压溶出工序生产设备及控制要求 (12)3.1 双程预热器 (12)3.2 溶出器 (12)3.3 自蒸发器 (13)3.4 蒸汽缓冲器 (14)第四章氧化铝高压溶出工序3#溶出器温度控制系统设计 (16)4.1 方案论证 (16)4.2 硬件设计 (17)4.3 控制算法 (20)4.4 软件设计 (21)第五章总结 (24)5.1 方案评价及改进方向 (24)5.2 收获及体会 (24)参考文献 (26)第一章概述现代工业生产过程，随着生产规模的不断扩大，生产过程的强化，对产品质量的严格要求，以及各公司的激烈竞争，人工操作与控制已远远不能满足现代化生产的要求，工业过程控制系统已成为工业生产过程必不可少的设备，因为，它是保证现代企业安全、优化、低功耗和高效益生产的主要技术手段。
由于工业生产过程各种各样而且非常复杂，工业生产过程可分连续的生产过程和离散的生产过程。
因此，在设计工业生产过程控制系统时，必须花大量的时间和精力了解该工业生产过程的基本原理、操作过程和过程特性，这是设计和实现一个工业生产过程控制系统的首要条件。
工业生产过程由简单到复杂，规模由小到大。
至今，已有各种各样的生产工业过程，生产出各种各样的产品满足人们的生活需要。
作为工业生产过程的一部分的工业过程控制系统也在不断发展和提高。
在工业生产过程中，通常需要测量和控制变量有：温度、压力、流量、物位（液位）、物质成分和物性（PH值）等。
1.1 设计目的经过一个学期的过程控制系统课程的学习，对过程控制有了一个基本的了解。
然而仅仅在理论方面是远远不够的，需要将所学的应用于实际生产过程中，只有这样才能真正的对过程控制有一个比较深入的认识，为以后的学习和工作打下一个良好的基础。
过程控制系统实验报告
过程控制系统实验报告
控制系统是指自动地完成规定的工作，用来保证生产过程的安全、正常进行。
它包括检测设备、反馈装置以及输入信号和操纵控制阀门等部件组成。
现代化的生产设备越来越多采用自动化仪表及设施，并由此发展成为一个自动控制系统。
因此，人们将这些自动控制装置称之为“自动控制系统”。
一般地说，凡是具有确切的被控变量、测量值、反馈值和控制值（即控制对象）的独立的随动系统，都可看做是控制系统。
本次实验课是以 PID 控制系统为例，对 PID 控制系统做深入探讨，从而使学生能够理论联系实际，真正提高分析问题和解决问题的能力，培养严谨求实的科学态度。
过程控制系统中主要有：1、被控对象参数测量单元2、控制器3、执行器4、检测装置与反馈装置5、通讯网络与计算机控制系统分为
闭环控制和开环控制两大类。
开环控制系统只依靠输出量测量结果来校正偏差，然后利用调节手段去修正被控量，直到满足给定值。
开环控制适应性强，但抗干扰能力弱；闭环控制则相反。
最简单的闭环控制方法就是比例-积分控制（ P—微分—比例+积分）。
也叫 PID 控制或比例-积分式控制。
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过程控制系统课程设计.d
过程控制系统课程设计2篇过程控制系统课程设计（一）一、引言过程控制系统是现代工业生产中不可或缺的重要组成部分，它通过对工业过程中涉及的各个环节进行控制，提高生产效率、优化工艺流程、降低生产成本。
本文将对过程控制系统进行设计和优化，以实现对工业生产过程的有效控制和管理。
二、设计目标本次课程设计的目标是设计一个能够对一个工业生产过程进行控制和管理的过程控制系统。
通过该系统，能够实时监测和控制工业生产过程中的各个环节，提高生产效率和产品质量，减少资源浪费和成本损失。
三、系统需求1. 数据采集和监测：系统需要能够实时采集和监测工业生产过程中涉及的各个参数和数据，包括温度、压力、流量等。
2. 控制算法设计：系统需要能够根据实时采集的数据，设计和优化控制算法，从而实现对生产过程的精确控制和调节。
3. 故障检测和预警：系统需要能够检测和诊断生产过程中的故障，并及时发出预警信号，以减少故障对生产过程的影响。
4. 数据存储和分析：系统需要能够对采集到的数据进行存储和分析，以便后续的数据挖掘和决策支持。
四、系统设计1. 硬件设计：系统的硬件部分主要包括传感器、控制器和执行器。
传感器用于采集工业生产过程中的各种数据和参数，控制器用于实时监测和控制生产过程，执行器用于执行控制指令。
2. 软件设计：系统的软件部分主要包括数据采集与监测模块、控制算法设计模块、故障检测与预警模块以及数据存储与分析模块。
3. 网络设计：为了实现远程监控和管理，系统需要建立一个可靠的通信网络，以实现与远程终端的数据传输和控制。
五、系统优化在设计过程中，我们还可以对系统进行优化，以进一步提高生产效率和产品质量。
具体的优化措施包括以下几个方面：1. 控制算法优化：通过对控制算法的优化和改进，可以进一步提高对生产过程的控制效果，实现更加精确和稳定的控制。
2. 故障检测与预警优化：通过对故障检测与预警模块的优化，可以提高故障检测的准确性和预警的时效性，为及时处理故障提供有力支持。
过程控制系统课程设计
熟悉常用的控制算法、控制 器设计和优化方法。
了解过程控制系统的性能指 标评价方法，能够对所设计 的系统进行性能分析和优化 。
课程设计流程
01 02 03 04 05
确定设计任务和要求，明确设计目标。
进行系统分析和设计，包括被控对象特性分 析、控制算法选择、控制器设计等。
完成系统实现，包括硬件选型、软件编程、 系统调试等。
通过参加科研项目、实践实习等方式，加强实践 能力培养，提高解决实际问题的能力。
谢谢聆听
01
实验注意事项
02
确保数学模型的准确性；
03
合理选择控制器参数；
04
注意仿真实验的边界条件。
实验结果分析与讨论
实验结果展示
通过图表等形式展示实验结果，包括系统响应曲线、误差曲线等 。
结果分析
对实验结果进行分析，包括系统性能评估、控制器性能评估等。
结果讨论
根据实验结果，讨论控制策略的有效性、可行性以及改进方向等 。
过程控制分类
根据控制对象的不同，过程控制可分为温度控制、压力控制、流量控制、液位 控制等；根据控制策略的不同，过程控制可分为开环控制和闭环控制。
过程控制系统组成
A
被控对象
被控对象是过程控制系统中需要调节的工艺参 数，如温度、压力、流量等。
测量变送器
测量变送器用于将被控对象的参数转换为 标准信号，以便控制器进行处理。
针对特定应用场合进行流量控制系统的优化设计，如减少管道阻力、 提高阀门调节性能等，以提高系统的控制精度和稳定性。
06 过程控制系统仿真与实验
MATLAB/Simulink仿真工具介绍
MATLAB概述
MATLAB是一款由MathWorks公司开发的高级编程语言和交互式环境，广泛应用于算 法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算等领域。
干燥系统过程控制课程设计报告
干燥系统过程控制课程设计报告引言：干燥系统是工业生产过程中常用的一种工艺，其主要目的是将湿润的物料中的水分蒸发或除去，以达到提高产品质量和保证生产效率的目的。
干燥系统的过程控制是确保干燥过程稳定可靠运行的关键，本报告将对干燥系统过程控制进行课程设计分析与总结。
一、干燥系统的基本原理干燥系统通常由干燥设备、热源、风机、输送设备和控制系统等组成。
在干燥过程中，湿润的物料进入干燥设备，通过加热将水分蒸发或除去，然后通过风机将干燥后的物料排出。
二、干燥系统过程控制的目标干燥系统的过程控制主要目标是保持干燥设备的稳定运行，控制物料的干燥程度和干燥速度，以满足产品的质量要求和生产效率的提高。
同时，还需要考虑能源的节约和环保要求。
三、干燥系统过程控制的关键参数1. 温度控制：控制干燥设备的加热温度，保持在适宜的范围，以实现物料的快速、均匀干燥。
2. 湿度控制：监测物料的湿度，根据设定的目标湿度进行调节，确保物料达到预定的干燥程度。
3. 风速控制：调节风机的转速，控制风速，以提供足够的热量和气流，促进物料的干燥。
4. 输送速度控制：控制输送设备的速度，使物料在干燥设备中停留的时间适当，以实现充分干燥。
5. 能源消耗控制：优化能源利用，减少能源消耗，提高干燥系统的能效。
四、干燥系统过程控制的方法和技术1. 反馈控制：通过对干燥系统中关键参数的测量和监控，将其与设定值进行比较，通过调节控制器输出，实现对干燥过程的自动控制。
2. 前馈控制：根据干燥系统的特点和经验，预测干燥过程中可能出现的变化，提前对控制器进行调整，以提高系统的响应速度和稳定性。
3. 模型预测控制：建立干燥系统的数学模型，通过对模型进行优化计算和预测，确定最优的控制策略，以实现对干燥过程的精确控制。
4. 多变量控制：考虑干燥系统中多个参数之间的相互关系，通过综合调节和优化控制，提高系统的整体性能和稳定性。
五、干燥系统过程控制的应用案例以食品工业中的干燥系统为例，通过对干果的干燥过程进行控制，可以实现对产品质量和生产效率的提升。
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过程控制课程设计报告设计题目：无差温度控制系统的设计学号：130710203姓名：胡德鹏指导教师：谢玮信息与电气工程学院二零一六年十二月无差温度控制系统的设计1、设计任务在模壳浇铸、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900℃时，在开环状态下将执行器的输入燃油流量增加大约%10，即h /T 5.2q =∆I ，持续min 1=∆t 后结束，记录炉内温度变化数据如下表，试根据实验数据设计一个超调量%25≤p δ的无差温度控制系统。
t (min)0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10θ∆℃0 0.5 1.44 2.07 1.68 1.41 1.17 0.99 0.81 0.66 0.54 t (min)1112131415161718192021θ∆(℃) 0.45 0.39 0.33 0.27 0.21 0.15 0.09 0.06 0.03 0.01 0.00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）；（3） 根据设计方案选择相应的控制仪表； （4） 对设计系统进行仿真，整定运行参数。
2、对象的动态特性分析1、对象的动态特性通过上述表中得到数据,用matlab 求的其阶跃响应值如下表所示，然后进行归一化操作，画出原来表中的曲线图和阶跃响应的曲线图，如下图所示：表一：对象的阶跃响应t (min) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 θ∆℃0.51.442.071.681.411.170.990.810.660.54y 0 0.5 1.94 4.01 5.69 7.1 8.27 9.26 10.07 10.73 11.27 y*0 0.0337 0.1463 0.3024 0.4291 0.5354 0.6237 0.6983 0.7594 0.8092 0.8499 t (min)11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 θ∆(℃0.45 0.39 0.33 0.27 0.21 0.15 0.09 0.06 0.03 0.01 0.00)y11.72 12.11 12.44 12.71 12.92 13.07 13.16 13.22 13.25 13.26 13.26 y*0.8839 0.9133 0.9382 0.9585 0.9744 0.9857 0.9925 0.9970 0.9992 1.000 1.000用下面程序画图clc;dy=[0 0.5 1.44 2.07 1.68 1.41 1.17 0.99 0.81 0.66 0.54 0.45 0.39 0.33 0.27 0.21 0.15 0.090.06 0.03 0.01 0.00];y(1)=0;for i=2:22y(i)=dy(i)+y(i-1);endfor j=1:22ys(j)=y(j)/y(22);endt=(0:1:21).*60;subplot(211)plot(t,dy,'r','LineWidth',2.5);hold on;plot(t,y,'LineWidth',1.5);title('脉冲响应曲线');xlabel('t/s');ylabel('y/¡æ');subplot(212)plot(t,ys,'LineWidth',2);xlabel('t/s');ylabel('y*');title('y* 曲线图');disp(y);disp(ys);200400600800100012001400051015脉冲响应曲线t/sy /℃020*******8001000120014000.51t/sy *y* 曲线图图1：脉冲响应曲线求得：y （∞）=13.26+0=13.26℃K= y （∞）/Δu=13.26℃/%10 =1.326(℃/％)20040060080010001200140000.10.20.30.40.50.60.70.80.91X: 529.5Y: 0.8005t/sy *y* 曲线图X: 226.2Y: 0.4图2：归一化阶跃响应曲线取4.0)(1=t y ，8.0)(2=t y ，得t 1=226.2s, t 2=529.5s,由0.32<t 1/t 2=0.42776<0.46知对象为二阶，根据公式1212122(1.740.55)()TT t T T t ≈-+，12121()2.16T T t t +≈+。
可求的T 1=91.64s,T 2=258.22s 即对象传函为： G p (s)=Y(S )/U (S)=错误！未找到引用源。
(℃/％) 在simulink 中，建模观察对象的阶跃响应曲线：图3：对象的阶跃响应曲线由仿真结果可以看出，对象为自稳定系统，无超调，无纯延迟，但调节时间较长。
故所选择的控制器应具有快速性的特点，使系统尽快达到期望值。
对象特性分析：错误！未找到引用源。
为二阶自衡对象，没有纯延迟环节。
自衡率ρ==K10.754，响应速度ε=TK=0.002652， 三、方案设计1、根据已知条件建立对象数学模型。
1.1单回路PID 调节其控制原理图如下：图4：单回路控制方框图为使系统尽快达到稳定值，调节器选择PID 调节方式。
根据对象特性整定参数（采用齐勒格-尼克尔整定方法）变送器增益：048.0770-11004-20==Gm （mA/℃）错误！未找到引用源。
调节阀增益：100%0%6.25(%/)204v G mA -==- 可得广义对象1.2串级控制调节选择炉膛的温度为副被调量。
图5：串级控制示意图其控制原理图如下：Gp2(s)Gv （s ）Gc2(s)Gm2(s)Gc1(s)Gm1(s)Gp1(s)Gf2(s)Gf1(s)Y(t)图6：串级控制方框图SAMA 图：副对象设计为一阶，传递函数为主对象的传递函数为副回路反应速度快，采取P或PD调节；主调节器采取PID调节方式。
2、控制仪表选型所有仪表都是DDZ-III型。
2.1温度变送器因为正常工作点是900℃，最大量程应为正常工作点的1.5倍左右，选变送器的最大量程为1100℃，最小为770℃，根据所需要的测量范围选择一体化温度变送器HHX-HE-配E分度热电偶温度变送器，量程是770~1100℃。
2.2调节阀由于调节阀是用于燃料油流量的调节，选择气动调节阀，燃料油粘度较大，残渣比较多，为减弱腐蚀，防止堵塞，选用蝶形阀，再配合选用相应的电气转换仪表使用。
选择EPC1110-AS-OG/I 电气转换器，参数如下：输入信号 输出信号 线形度 最大流量 4~20mA20~100kpa跨度的 1% 大于4.8t 每小时2.3确定工作方式。
调节阀：从安全角度考虑，调节器信号突然消失时，调节阀应关闭，故选用气开阀，v k 为正。
副被控对象：当燃料油增加时，炉膛温度升高，2p k 为正。
主被控对象：燃料油增加炉内温度升高，1p k 为正。
检测变送器：1m k ，2m k 均为正值。
主副调节器：按照总增益为正定理，1c k ，2c k 均为正，所以设反作用方式。
四、参数的整定（1）单回路PID 调节44.485.0k ==τK Tc2002==τTi505.0==τTd （2）串级控制调节按4:1衰减曲线法整定运行参数。
两步整定法进行整定：①整定副环。
主副回路闭合，并将主调比例带δ设为100%，按单回路整定得到衰减率ψ=0.75时的比例带和副被调量的振荡周期。
②整定主环。
主副回路闭合，副调参数设为上述值，按单回路整定得到衰减率ψ=0.75时的主调比例带和被调量的振荡周期。
③按上述计算按所选调节器类型，用衰减曲线法计算出调节器参数值。
由于对象为二阶，所以在整定副环时总是稳定，不起振。
故断开主回路，单独整定副回路，保证副回路的输出速度快即可。
然后再连接主回路按照②进行整定。
五、控制系统仿真1、单回路系统仿真：图8：simulink单回路仿真仿真图形：图9：单回路仿真曲线2、串级系统仿真：图10：simulink串级仿真仿真图形：图11：串级仿真曲线六、结论为方便比较，将单回路控制与串级控制的输出信号在同一示波器上比较：图12：单回路控制与串级控制整合图仿真波形图：图13：无扰动时曲线图串级控制系统的超调量只有约为1%，振荡较小，达到稳态所需的时间短，符合控制要求。
通过与单回路PID控制对比可以发现系统的动态特有很大改善。
通过仿真结果可以看到，串级控制系统可以更好的实现工程要求，有效克服扰动，保证了系统的稳定性和快速性。
串级控制系统，包含二次扰动的副回路改善了被控过程的动态特性，提高了系统的工作频率，对二次扰动有很强的克服能力，对回路参数变化的自适应能力强。
综上所述，本设计选择串级控制系统。
七、设计心得此次课程设计为加热炉出口温度与炉膛温度串级控制系统设计，内容包括串级控制系统分析、建模与仿真，串级控制系统整定方法，PID调节器的参数工程整定，串级控制系统的性能分析等。
通过此次课程设计，让我对过程控制理论知识在实际应用中有了比较深刻的认识，提高了理论知识的学习，也检查了自己存在的不足之处。
通过这次课程设计，我对过程控制工程设计流程有了整体的认识，对过程控制有了更深的体会。
“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。
”只有经过亲身实践，才能把书本上的知识变成自己的实际本领。
在设计过程中遇到很多问题，从设计流程到最后的参数调整，谢老师耐心地帮我指出了很多错误，同学们也与我积极商讨。
感谢谢老师对我的指导和同学的帮助。