控制工程课程设计
水污染控制工程课程设计
沟法、 SBR 法等等。本次设计拟采用活性污泥法作为污水的处理工艺技术。
活性污泥法：利用活性污泥的降解 ，去除废水中有机污染物的方法。微生 物以活性污泥的形式存在，活性污泥法因此而得名。降解过程包括凝聚、吸附、 氧化、分解和沉淀等作用。
活性污泥法是最传统的工艺流程 ，也是污水处理领域应用最多的工艺，它 已发展了众多的运行方式 ，如 ：阶段曝气法、生物吸附法、完全混合法、延时 曝气法 、渐减曝气法、深水曝气法 、深井曝气法、纯氧曝气法 、高负荷活性 污泥法和浅层曝气法等。 每个工艺都有自己的特点， 既有优势也有不足之处， 总 的趋势是在不断更新和完善。本次设计选择完全混合活性污泥法（合建式） 。主 要是应用完全混合式曝气池。 污水与回流污泥进入曝气池后立即与池内混合液充 分混合，可认为池内混合液处理为未经泥水分离的处理水。
生活污水设计流量 :
ห้องสมุดไป่ตู้
平均时： Q 平=200000m 3/d=833.33m 3/h
总变化系数： Kz=1.58 最高时： Q max=KzQ 平= 20000 ×1.58=31600m 3/d=1316.67m 3/h =0.37m 3/s
污水水质： COD:290mg/L ；
pH=6~9
BOD 5 : 210 mg ／L；
Q max —最大设计流量， m3/s ；
0.37 sin 60 19(条） 0.05 0.4 0.9
δ—格栅倾角，度（ °）；
h—栅前水深， m；
v0—污水的过栅流速， m/s 。 1.3.2 栅槽有效宽度 （ B）
栅条宽度 S=0.01m 。
第二章 污水处理工艺流程说明 污水厂厂址选择应遵循下列各项原则 :
过程控制工程课程设计参考题目
过程控制工程课程设计参考题目(总5页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--14级过程控制课程设计题目1班课程设计参考题目：一、温度控制（单回路、串级、前馈—反馈、比值控制）（40）1、换热器出口温度单回路控制方案设计2、乳化物干燥器温度单回路控制方案设计3、精馏塔提馏段温度单回路控制方案设计4、管式加热炉出口温度单回路控制方案设计5、夹套式反应器温度单回路控制控制方案设计6、燃烧式工业窑炉温度单回路控制方案设计7、精馏塔精馏段温度单回路控制方案设计8、流化床反应器温度单回路控制方案设计9、管式热裂解反应器出口温度单回路控制方案设计10、发酵罐温度单回路控制方案设计11、换热器出口温度串级控制方案设计12、乳化物干燥器温度串级控制方案设计13、精馏塔提馏段温度串级控制方案设计14、管式加热炉出口温度串级控制方案设计15、夹套式反应器温度串级控制控制方案设计16、燃烧式工业窑炉温度串级控制方案设计17、精馏塔精馏段温度串级控制方案设计18、流化床反应器温度串级控制方案设计19、发酵罐温度串级控制方案设计20、管式热裂解反应器出口温度串级控制方案设计21、换热器出口温度前馈—反馈控制方案设计22、乳化物干燥器温度前馈—反馈控制方案设计23、精馏塔提馏段温度前馈—反馈控制方案设计24、管式加热炉出口温度前馈—反馈控制方案设计25、夹套式反应器温度前馈—反馈控制控制方案设计26、燃烧式工业窑炉温度前馈—反馈控制方案设计27、精馏塔精馏段温度前馈—反馈控制方案设计28、流化床反应器温度前馈—反馈控制方案设计29、发酵罐温度前馈—反馈控制方案设计30、管式热裂解反应器出口温度前馈—反馈控制方案设计31、换热器出口温度比值控制方案设计32、乳化物干燥器温度比值控制方案设计33、精馏塔提馏段温度比值控制方案设计34、管式加热炉出口温度比值控制方案设计35、夹套式反应器温度比值控制方案设计36、燃烧式工业窑炉温度比值控制方案设计37、精馏塔精馏段温度比值控制方案设计38、流化床反应器温度比值控制方案设计39、发酵罐温度比值控制方案设计40、管式热裂解反应器原料油与蒸汽流量比值控制方案设计41、锅炉出口蒸汽压力单回路控制方案设计42、锅炉出口蒸汽压力串级控制方案设计43、锅炉出口蒸汽压力前馈—反馈控制方案设计44、锅炉出口蒸汽压力比值控制方案设计45、炉膛负压单回路控制方案设计46、炉膛负压前馈—反馈控制方案设计47、离心泵压力定值控制方案设计2班课程设计参考题目：1、换热器出口温度单回路控制方案设计2、乳化物干燥器温度单回路控制方案设计3、精馏塔提馏段温度单回路控制方案设计4、管式加热炉出口温度单回路控制方案设计5、夹套式反应器温度单回路控制控制方案设计6、燃烧式工业窑炉温度单回路控制方案设计7、精馏塔精馏段温度单回路控制方案设计8、流化床反应器温度单回路控制方案设计9、管式热裂解反应器出口温度单回路控制方案设计10、发酵罐温度单回路控制方案设计11、换热器出口温度串级控制方案设计12、乳化物干燥器温度串级控制方案设计13、精馏塔提馏段温度串级控制方案设计14、管式加热炉出口温度串级控制方案设计15、夹套式反应器温度串级控制控制方案设计16、燃烧式工业窑炉温度串级控制方案设计17、精馏塔精馏段温度串级控制方案设计18、流化床反应器温度串级控制方案设计19、发酵罐温度串级控制方案设计20、管式热裂解反应器出口温度串级控制方案设计21、换热器出口温度前馈—反馈控制方案设计22、乳化物干燥器温度前馈—反馈控制方案设计23、精馏塔提馏段温度前馈—反馈控制方案设计24、管式加热炉出口温度前馈—反馈控制方案设计25、夹套式反应器温度前馈—反馈控制控制方案设计26、燃烧式工业窑炉温度前馈—反馈控制方案设计27、精馏塔精馏段温度前馈—反馈控制方案设计28、流化床反应器温度前馈—反馈控制方案设计29、发酵罐温度前馈—反馈控制方案设计30、管式热裂解反应器出口温度前馈—反馈控制方案设计31、换热器出口温度比值控制方案设计32、乳化物干燥器温度比值控制方案设计33、精馏塔提馏段温度比值控制方案设计34、管式加热炉出口温度比值控制方案设计35、夹套式反应器温度比值控制方案设计36、燃烧式工业窑炉温度比值控制方案设计37、精馏塔精馏段温度比值控制方案设计38、流化床反应器温度比值控制方案设计39、发酵罐温度比值控制方案设计40、管式热裂解反应器原料油与蒸汽流量比值控制方案设计41、锅炉出口蒸汽压力单回路控制方案设计42、锅炉出口蒸汽压力串级控制方案设计43、锅炉出口蒸汽压力前馈—反馈控制方案设计44、锅炉出口蒸汽压力比值控制方案设计45、炉膛负压单回路控制方案设计46、炉膛负压前馈—反馈控制方案设计47、离心泵压力定值控制方案设计课程设计教材及主要参考资料：1、戴连奎，《过程控制工程》，化学工业出版社，20122、杜维，《过程检测技术及仪表》，化学工业出版社，20013、姜培正，《过程流体机械》，化学工业出版社，20024、王毅，《过程装备控制技术与应用》，化学工业出版社，20015、厉玉鸣，《化工仪表及自动化》，化学工业出版社，2006一、课程设计教学目的及基本要求：1．课程设计的教学目的培养学生将理论知识应用到解决实际问题的能力，通过该课程的学生，可以很好地训练学生的实际动手能力和解决工程问题的能力，为学生从学校到工厂和技术部门提供前期的训练。
过程控制工程课程设计
过程控制工程课程设计介绍过程控制工程是现代工程领域中的一个重要学科，致力于研究与控制工业过程的设计、建模、分析及优化。
在这门课程设计中，我们将学习如何使用各种控制策略来控制和优化工业过程。
设计目的本课程设计旨在通过实际案例分析和仿真实验，培养学生的过程控制能力。
通过设计一个实际工业过程的控制方案，学生将能够应用所学的知识和技能，解决实际问题，提高工程实践能力。
设计内容设计内容包括以下几个方面：1.过程控制系统的建模：通过对目标工业过程进行建模，学生将了解该过程的运行原理和特点，并能够将其抽象为一个数学模型，以便后续的控制系统设计。
2.控制系统设计：根据过程控制系统的模型，学生将设计一个合适的控制策略，以实现对目标过程的控制。
控制策略可以包括PID控制器、模糊控制器、预测控制器等。
3.控制系统仿真：通过使用仿真软件，学生将实现对设计的控制系统的仿真。
通过对仿真结果的分析，学生可以评估控制系统的性能，并对其进行优化。
4.控制系统实现：在仿真结果满足要求后，学生将根据设计的控制方案，实现一个真实的控制系统。
学生需要选择合适的硬件设备，并编写相应的控制程序来实现对目标工业过程的控制。
设计步骤1.确定课程设计的工业过程：学生可以选择一个自己感兴趣的工业过程作为课程设计的对象。
该过程可以是任何能够体现过程控制的工业过程，例如温度控制系统、流量控制系统等。
2.过程建模：学生需要对选择的工业过程进行建模，包括建立数学模型和参数估计。
可以使用传统的物理建模方法，如质量平衡、能量平衡等，也可以利用系统辨识方法进行建模。
3.控制系统设计：根据过程模型，学生需要选择适当的控制策略并进行控制器参数的优化。
学生可以使用MATLAB、Simulink 等软件工具来辅助控制系统设计。
4.控制系统仿真：学生需要将设计的控制系统进行仿真，以评估其性能。
学生可以使用Simulink等软件工具进行仿真实验，并分析仿真结果。
5.控制系统实现：在仿真结果满足要求后，学生需要选择合适的硬件设备，并编写控制程序，实现对工业过程的控制。
过程控制工程课程设计
过程控制工程课程设计作为一个重要的工程学科，过程控制工程涉及到许多重要的技术和理论，主要用于实现对工业生产过程的控制。
这一方面需要广泛的专业视野和深厚知识储备，同时也需要实践操作技能的支撑。
为了培养学生的过程控制技术能力，大学里需要设计一些相关的课程。
本文将主要探讨如何设计过程控制工程课程。
一、强化理论与基础知识在设计过程控制工程课程时，理论知识是不可或缺的。
同学们需要清楚知道各种重要的数学、物理、电子等学科的知识，才能更好的理解过程控制的基本概念和实践方法。
在课程教学中，老师应该注重让学生掌握数学、物理、电子等学科的常见方法和技术，以帮助学生理解复杂的过程控制技术内容。
此外，在教学过程中还要注重学生的基本功训练。
如计算、编程、实验技能等，这些能力增强了学生的实践应用能力。
教师还要着重介绍最新技术的发展和应用，同时辅助学生查阅相关的资料和文献，让学生了解国内外研究方向和应用领域，为学生应对未来的自主研究和开展实际应用奠定良好的基础。
二、注重实际操作与案例教学无论是理论还是实践，过程控制都需要具备实际操作技能。
因此，在过程控制工程课程设计中，教师应该充分考虑实践操作环节。
实践操作主要包括实验训练和仿真练习。
重点在于增加学生的实践经验，强化学生学习和理解知识。
通过实验训练，可以让学生更加深入地掌握硬件和软件的运作原理与操作技巧。
而通过仿真练习，以软件化模拟实现物理世界中的过程控制，建立学生对过程控制工程技术全面的认知。
教师应该选取合适的实验和仿真机型，对学生进行具体的实践操作指导，帮助学生掌握操作流程和操作技巧。
在过程控制工程课程教学过程中，讲解典型案例的知识也是必不可少的。
一方面，案例教学可以加深学生对理论知识的理解，同时增加对实际操作技能的应用能力；另一方面，案例教学也可以给学生提供典型问题的解决方法，激发学生的探究精神和实际感悟，提高学生真正的发现和解决问题的能力。
三、培养团队协作与沟通能力过程控制工程是一门高度综合性学科，它需要团队合作和高效沟通。
控制工程课程设计教案分享5篇
控制工程课程设计教案分享5篇控制工程是现代科技领域中不可或缺的重要学科。
作为一个广泛应用于自动化、航空、电力、化工、交通等各行业中的学科，控制工程在实践中的应用越来越广泛。
而控制工程课程设计也成为了该学科中的一项重要内容。
通过合理的课程设计，有助于提升学生的实践能力和创新能力。
今天我们将分享5篇控制工程课程设计教案，以期对大家有所启发。
NO.1 面向仿真控制工程的课程设计本篇课程设计的目标在于教学生如何使用MATLAB软件进行仿真控制实验，学生将学习如何从系统建模开始设计传感器、执行器、控制器等模块，最终实现整个系统的控制。
在课程设计过程中，需要注意实验步骤、实验工具和操作方法的详细介绍。
实验过程中应该逐渐深入动手实践，帮助学生从理论到实践的转化。
而在实验数据的结果分析中，需要对不同实验数据进行比较，从而为优化控制系统提供数据支持。
NO.2 智能化控制工程课程设计这是一篇基于技术的课程设计，主要教学生使用智能化算法，如神经网络、遗传算法等优化方案，最终实现系统控制。
设计中的重点在于深入解析算法的原理和数据分析方法，使学生掌握算法设计技巧与工具的使用方法。
在算法的实践过程中，需要注意对算法选择和参数设置的合理性，同时要帮助学生发现并解决各种实验中的问题。
通过比较实验数据和输出结果进行分析，了解算法的适用性和精度。
NO.3 控制工程实践课程设计该课程设计主要围绕控制的实践环节展开，引导学生自主构建控制系统，逐渐培养操作和创新能力。
设计中的关键在于零部件的选择和操作，将日常所学的控制工程理论运用到实践中。
在例如机械结构、电路设计、程序编写等构建步骤中，学生可以自行设计、调整或优化，最后构建控制系统，并在测试环节进行测试和优化。
NO.4 工业自动化控制工程课程设计该课程设计与工业自动化控制系统相关，教学生如何使用PLC等工控设备进行工业自动化控制。
设计中关键在于构建设备之间的联动关系，设置信号传输和执行器控制逻辑。
机械控制工程基础课程设计
机械控制工程基础课程设计一、设计背景机械控制是机械工程中的重要分支领域，它的发展和应用广泛地应用于机床、机器人、自动化生产线等领域。
因此，对于机械控制领域的基础课程设计是学生学习和工作的重要基础。
在此基础上，我们设计了本次的机械控制工程基础课程设计。
二、设计目标本次课程设计的主要目的是培养学生的实践能力。
具体目标如下：1.学生能够熟练掌握编写和调试机械控制程序的方法；2.学生能够独立完成一个基础的机械控制系统的模拟设计；3.学生能够掌握一定的机械控制系统的硬件设计知识。
三、设计内容本次课程设计主要包含两部分内容：1.Simulink仿真模拟设计；2.基于PLC的机械控制系统的硬件设计。
1. Simulink仿真模拟设计本部分主要目的是让学生掌握使用Simulink进行系统仿真模拟的方法。
具体内容如下：1.让学生熟悉Simulink环境；2.指导学生掌握仿真模拟的基本方法；3.指导学生完成一个简单的机械控制系统的仿真模拟。
2. 基于PLC的机械控制系统的硬件设计本部分主要目的是让学生掌握基础的机械控制系统的硬件设计知识。
具体内容如下：1.指导学生掌握PLC编程的基本方法；2.指导学生完成一个基础的PLC程序编写和调试；3.培养学生的机械控制系统的硬件设计能力。
四、设计要求本次课程设计在完成之后，应满足以下要求：1.学生应独立完成所有的课程设计内容；2.学生需要提交一个报告，报告应包含设计方案的详细说明和设计过程中遇到的问题及解决方法。
五、总结本次机械控制工程基础课程设计是学生实践能力培养的一次重要机会。
通过完成此次课程设计，学生可以深入了解机械控制系统的基本原理和基础知识，并且掌握一定的机械控制系统的编程和硬件设计能力。
相信这次课程设计对于学生未来的学习和工作都会有一定的帮助。
过程控制工程课程设计
实用标准文案文档大全目录绪论 (3)第一章自控工程设计概述 (4)1.1自控设计的任务 (4)1.2自控设计的容 (4)1.3自控设计的方法 (5)1.4自控设计的意义 (6)第二章工艺介绍及控制方案选择 (6)2.1脱硫工艺简介 (6)2.1.1工艺原理和工艺流程 (7)2.1.2HPF法脱硫操作条件 (8)2.1.3主要工艺操作控制指标 (9)2.2管道仪表流程图 (10)2.2.1主要控制回路和方案 (10)2.2.2管道仪表流程图的绘制 (16)第三章自控设备的选型 (16)3.1控制装置的选择 (16)3.1.1PLC控制系统的组成 (16)3.1.2DCS控制系统的组成 (17)3.1.3PLC与DCS的比较 (17)3.1.4结论 (18)3.2PLC的硬件选型 (18)3.2.1PLC选型注意事项 (18)3.2.2PLC 的组成 (19)3.3图例符号的统一规定 (20)3.4检测仪表的选型 (24)3.4.1温度测量仪表的选型 (24)3.4.2压力测量仪表的选型 (25)3.4.3流量测量仪表的选型 (25)第四章控制室设计 (26)4.1设计要求 (26)4.1.1位置选择 (26)4.1.2尺寸设计 (26)4.1.3控制室的采光 (26)4.1.4控制室的供电及安全 (27)4.2根据要求结合工程特点设计 (27)4.3其他补充说明 (27)第五章仪表连接 (27)实用标准文案5.1系统的整体连接 (27)5.1.1仪表回路接线/接管图 (28)5.1.2仪表盘端子图/仪表盘穿板接头图 (28)5.2设计仪表端子图 (29)第六章供电 (29)6.1仪表供电系统设计 (29)6.1.1供电系统设计容 (29)6.1.2仪表供电要求 (29)6.1.3对供电交变类型和电压的等级要求 (30)6.1.4对供电质量的要求 (30)6.2仪表供电配电设计 (30)6.2.1供电回路分组 (30)6.2.2配电方式 (31)第七章信号报警及连锁 (31)第八章安全保护及信息接地 (32)8.1仪表防爆设计 (32)8.1.1防爆设计的重要性 (32)8.1.2危险环境的分类 (32)8.2仪表接地设计 (33)8.2.1接地作用和要求 (33)8.2.2接地系统的设计原则与方法 (34)第九章施工试验及验收 (34)9.1自控工程的施工 (35)9.1.1施工工作容 (35)9.2自控工程的试运行和验收 (35)9.2.1仪表的调校 (35)9.2.2仪表的试运行 (35)9.2.3仪表的交工验收 (36)第十章设计心得 (36)参考文献 (38)文档大全实用标准文案文档大全绪论1.学习自控工程设计的重要性本课程设计主要是通过对典型工业生产过程中常见的典型工艺参数的测量方法、信号处理技术和控制系统的设计，掌握测控对象参数检测方法、变送器的功能、测控通道技术、执行器和调节阀的功能、过程控制仪表的PID控制参数整定方法，进一步加强对课堂理论知识的理解与综合应用能力，进而提高学生解决实际工程问题的能力。
控制专业毕业课程设计
控制专业毕业课程设计一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握控制专业的基本理论、方法和实践技能，培养学生解决控制工程问题的能力，提高学生的创新意识和实践能力。
知识目标：使学生掌握自动控制理论、现代控制理论、智能控制理论等基本理论；熟悉控制系统的设计、分析和仿真方法；了解控制技术的应用领域和发展趋势。
技能目标：使学生具备控制系统设计、分析和仿真能力；具备解决实际控制工程问题的能力；具备创新意识和团队合作精神。
情感态度价值观目标：培养学生对控制专业的热爱和敬业精神，增强社会责任感，树立正确的职业观念。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括自动控制理论、现代控制理论、智能控制理论、控制系统的设计与分析、控制系统仿真等。
具体教学内容如下：1.自动控制理论：包括线性系统理论、非线性系统理论、离散控制系统理论等。
2.现代控制理论：包括最优控制理论、鲁棒控制理论、自适应控制理论等。
3.智能控制理论：包括模糊控制理论、神经网络控制理论、群智能控制理论等。
4.控制系统的设计与分析：包括控制器设计、系统稳定性分析、系统性能分析等。
5.控制系统仿真：包括MATLAB/Simulink仿真、实际控制系统仿真等。
三、教学方法本课程采用多种教学方法，包括讲授法、讨论法、案例分析法、实验法等。
1.讲授法：通过教师的讲解，使学生掌握控制理论的基本概念、原理和方法。
2.讨论法：引导学生参与课堂讨论，提高学生的思维能力和解决问题的能力。
3.案例分析法：分析实际控制系统案例，使学生了解控制理论在工程中的应用。
4.实验法：通过实验操作，使学生掌握控制系统的仿真和实际调试方法。
四、教学资源本课程的教学资源包括教材、参考书、多媒体资料、实验设备等。
1.教材：选用国内权威出版的控制专业教材，保证教学内容的科学性和系统性。
2.参考书：提供相关领域的经典著作和最新研究成果，丰富学生的知识体系。
3.多媒体资料：制作课件、视频等教学资料，提高课堂教学效果。
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。
控制工程课程标准
控制工程课程标准1. 介绍本文档旨在为控制工程课程制定一组标准，以确保课程的质量和一致性。
控制工程是一个重要的学科领域，涉及到系统分析、设计和控制。
通过制定这些标准，我们希望为教育机构、教师和学生提供一个共同的参考框架，以便实现控制工程教育的有效性和可靠性。
2. 课程目标- 深入了解控制工程的基本概念、原理和技术。
- 掌握控制工程的数学和物理基础。
- 能够分析和设计控制系统。
- 熟悉控制工程的实际应用领域，并能提供解决方案。
3. 课程内容1. 控制工程基础- 控制系统的定义和分类- 信号和系统理论- 传感器和执行器2. 数学和物理基础- 微积分和线性代数- 物理学和电路理论3. 控制系统分析- 传递函数和状态空间模型- 稳定性和性能指标- 频域和时域分析方法4. 控制系统设计- PID控制器- 根轨迹和频域设计方法- 鲁棒控制5. 进阶主题- 最优控制- 自适应控制- 模糊控制和神经网络控制6. 实践项目- 学生需要完成一个实际的控制系统项目，包括建模、分析、设计和实现阶段。
4. 评估方法为了评估学生对控制工程的理解和能力，可以采用以下方法进行评估：- 课堂作业和小测验- 实验报告和项目报告- 期中和期末考试- 课堂参与和讨论5. 参考教材- Franklin, G.F., Powell, J.D., & Emami-Naeini, A. (2014). "Feedback Control of Dynamic Systems". 7th edition.- Ogata, K. (2010). "Modern Control Engineering". 5th edition.- Dorf, R.C., & Bishop, R.H. (2001). "Modern Control Systems". 9th edition.6. 结论通过制定这些课程标准，我们希望能够为控制工程课程的教学和学习提供一个有序和标准化的计划。
大气污染控制工程课程设计
大气污染控制工程课程设计简介大气污染是当前全球环境问题中，影响人类健康和环境品质的主要问题之一。
为了控制大气污染，大气污染控制工程课程设计应运而生。
本文将从课程设计的意义、工程设计的流程和技术选择三个方面进行介绍和探讨。
课程设计的意义近年来，大气污染问题引起了国际社会的高度重视。
为应对这一问题，各国政府纷纷出台了相关政策和措施。
而大气污染控制工程作为一门专业课程，不仅具有理论研究的价值，还具有较强的实用性和社会价值。
通过大气污染控制工程课程设计的学习，学生可以了解大气污染控制的基本概念和工程原理，并掌握相关的工程设计和运营管理知识。
同时，课程设计还能促进学生的创新能力和实践能力的培养，为学生将来从事大气污染控制工作打下基础。
工程设计的流程确定设计目标在进行大气污染控制工程设计之前，首先要明确设计目标。
设计目标包括控制的污染物种类、控制的程度和控制的成本等要素，这些要素共同构成了设计目标的综合考虑因素。
通过明确设计目标，可以为后续的工程设计提供依据。
制定方案在明确设计目标之后，接下来就是制定大气污染控制的具体方案。
制定方案时需要考虑技术的可行性、经济的可行性和社会的可持续性等问题。
根据设计目标的要求，结合已有的技术和经验，制定一个符合实际情况的方案。
进行工程设计在制定出方案之后，就要开始进行具体的工程设计。
工程设计包括工程细节的设计、运营管理的预计、以及实施方案的编制等。
要保证设计的完整性和正确性，需要进行严谨的计算和模拟分析。
同时，工程设计也需要与各种法规的要求相协调，确保工程符合规范和标准。
实施工程在完成工程设计之后，就是实施工程的过程。
实施工程需要有一个明确的计划和过程控制，必须要对各种因素进行全面的考虑，才能确保工程质量和安全。
实施工程时需要特别关注施工过程中的环保、安全问题等，同时要保证工期和成本的控制。
进行检测和评估在完成工程实施之后，应当进行检测和评估工作。
检测和评估的目的在于检查工程实施情况是否符合预期效果，并评估工程的实施成果和经济效益。
控制工程基础第四版课程设计
控制工程基础第四版课程设计1. 课程简介《控制工程基础》是控制科学与工程的基础课程，它介绍了控制工程的基本概念、理论方法和应用技术。
本课程设计旨在通过实践，加深学生对课程内容的理解，提升学生的实践能力和创新能力。
本次课程设计包括两个部分，第一部分是仿真实验，第二部分是控制系统设计。
2. 仿真实验2.1 实验内容本次仿真实验是对PID控制器性能的评价。
在MATLAB/Simulink环境下，使用PID控制器对一阶惯性环节进行控制，并对控制器的性能进行评价。
2.2 实验步骤2.2.1 建立仿真模型在MATLAB/Simulink环境下，建立一阶惯性环节的仿真模型。
其中惯性环节的传递函数为：$$ G(s) = \\frac{1}{1 + Ts} $$式中，T=1s。
2.2.2 添加PID控制器在惯性环节后加入PID控制器，调节其参数以使系统达到稳定状态。
2.2.3 系统性能评价利用MATLAB/Simulink中的性能评价工具箱，对系统的性能进行评价。
主要评价指标包括超调量、调节时间、稳态误差等。
2.3 实验材料•MATLAB/Simulink软件3. 控制系统设计3.1 设计任务设计一辆DC电动小车的速度控制系统。
小车需要在起点达到6m/s的速度，经过一段长为30m的路程后停下来。
控制器需要保证小车在起点、中点、终点处的速度误差小于5%。
3.2 设计步骤3.2.1 系统建模首先，需要对小车的动力学特性进行建模，得到小车的传递函数。
假设小车的加速度与转矩成正比，有：$$ J\\frac{d\\omega}{dt}=K_T i-K_F \\omega $$$$ L\\frac{di}{dt}+Ri=V-K_T\\omega $$其中，L为电感，R为电阻，V为电压，K T、K F为电机转矩常数和摩擦系数。
通过求解上述动态方程，得到小车速度与电机输入电压的传递函数为：$$ G(s) = \\frac{V(s)}{U(s)} = \\frac{K_T}{Js^2+(K_F+RJ)s+K_TK_F} $$3.2.2 控制器设计根据设计任务，需要设计一个速度控制器，使得小车在起点、中点、终点处的速度误差小于5%。
伺服控制工程课程设计报告
一.设计要求和条件本课程设计要求选择步进电机和交流伺服电机为驱动装置，以可编程控制器（PLC）为控制器，配合相应的伺服驱动器，设计并实现伺服电机对异步电机速度的跟随控制系统。
要求了解相关检测元件，掌握系统搭建的基本方法，用触摸屏设计监控界面，完成系统的程序编写与调试，并完成设计说明书的编写。
二. 设计目的通过在实验平台上完成伺服电机对异步电机速度的跟随控制，巩固和深化所学的专业理论，提高解决实际问题的能力。
使我们了解伺服控制系统的应用领域；掌握常用检测元件的选择和使用；掌握各种伺服驱动器的使用方法；能够设计并实现基本伺服运动控制电路；三.设计方案论证（一）.硬件的选择：台达ASD-A0421-AB系列伺服驱动器，VFD-M系列变频器，ECMA-C30604ES伺服电机，台达DVP40ES00T2系列PLC，台达触摸屏DOP-A57BSTD，增量式编码器和异步电机。
（二）．硬件的介绍：（1）VFD-M系列变频器：变频器面板主要包括：编程/功能选择键,资料确认键，频率设定旋钮，启动运行，停止按钮等此次设计中用到的几个重要变频器参数设定：P 00: 04 数字操作器上的V.R.控制P 01: 00 运转指令有数字操作器控制P 02: 00 电机以减速刹车方式停止01 电机一自由运转方式停止P 03: 50.00~400.00HZ 最高操作频率选择P 04: 10.00~400.00HZ 最大电压频率选择（2）台达ASD-A0421-AB系列伺服驱动器：伺服驱动器的连接器与端子：L1,L2为控制回路电源输入端，U,V,W为电机连接线，CN1为I/O连接器，CN2为编码器连接器，CN3通讯口连接器。
主要参数设定：P1-00=2（外部脉冲列指令输入形式设定）P1-01=0（控制模式及控制命令输入源设定）P2-10=101（数字输入接脚DI1功能规划）P2-11=104（数字输入接脚DI2功能规划）P1-02=00（速度及扭距限制设定）（三）. 系统结构框图：根据试验台的架构和实验要求此次设计的系统框图如下图所示：四.系统流程图：此设计所用的设备有台达变频器，异步电机，旋转编码器，台达PLC，伺服电机等，台达变频器控制异步电机，通过改变频率来改变异步电机速度，并利用旋转编码器使异步电机与伺服电机建立联系，最终使伺服电机跟随上异步电机的速度，伺服电机正反转的速度通过台达触摸屏来设置。
控制工程专业的课程设计
控制工程专业的课程设计一、教学目标本课程的目标是让学生掌握控制工程专业的基本知识和技能，能够运用所学知识分析和解决实际问题。
具体目标如下：1.知识目标：学生能够理解和掌握控制工程的基本概念、原理和方法，包括系统建模、控制器设计、系统分析和仿真等。
2.技能目标：学生能够运用控制理论进行系统分析和设计，具备一定的实验操作能力和问题解决能力。
3.情感态度价值观目标：学生能够认识到控制工程在工程实践中的重要性，培养对控制工程的兴趣和热情，提高专业素养和责任感。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括控制理论、系统建模、控制器设计、系统分析和仿真等。
具体安排如下：1.控制理论：包括线性系统理论、非线性系统理论、最优控制等，通过理论讲解和案例分析，使学生掌握控制理论的基本概念和应用方法。
2.系统建模：介绍常用的系统建模方法，如微分方程、差分方程、状态空间方程等，并通过实例讲解如何建立和求解系统模型。
3.控制器设计：讲解经典控制器和现代控制器的设计方法，如PID控制、状态反馈控制、观测器设计等，并通过实验演示控制器的实际效果。
4.系统分析和仿真：利用计算机软件进行系统分析和仿真，使学生能够通过实际操作了解和分析控制系统的性能。
三、教学方法为了提高教学效果和学生的学习兴趣，将采用多种教学方法相结合的方式进行教学。
具体方法如下：1.讲授法：通过理论讲解，使学生掌握控制工程的基本概念和原理。
2.讨论法：通过小组讨论和课堂讨论，引导学生主动思考和探索问题，提高学生的分析问题和解决问题的能力。
3.案例分析法：通过分析实际案例，使学生能够将理论知识应用到实际问题中。
4.实验法：通过实验操作，使学生能够直观地了解控制系统的实际效果，提高学生的实验操作能力和问题解决能力。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，将选择和准备以下教学资源：1.教材：选用经典的控制工程教材，如《控制工程基础》等，为学生提供系统性的知识学习。
2.参考书：提供相关的参考书籍，如《现代控制理论》等，供学生深入学习。
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正文：
一、引言
倒立摆是典型的快速、多变量、非线性、绝对不稳定系统。
倒立摆系统是自动控制理论中比较典型的控制对象,许多抽象的控制理论概念如系统稳定性、可控性和系统抗干扰能力等,都可以通过倒立摆系统直观地表现出来，因此它成为了自动控制理论研究的一个较为普遍的研究对象。倒立摆系统作为一个被控对象,是快速、多变量、开环不稳定、非线性的高阶系统,必须施加十分有力的控制手段才能使之稳定。事实上，人们一直在试图寻找不同的控制方法来实现对倒立摆的控制，以便检查或说明该方法对严重非线性和绝对不稳定系统的控制能力。
基于双闭环PID控制的一阶倒立摆控制系统设计
设计者：赵卜锐
班级：电076
学号：40750566
指导教师：付冬梅
基于双闭环PID控制的一阶倒立摆控制系统设计
摘要：本文针对单级倒立摆系统的平衡控制问题进行了研究。倒立摆控制是一个经典的控制平衡课题。作为一个自然不稳定系统，倒立摆一直被用作实时控制系统实验的控制设备。倒立摆的稳定控制相当困难，通过对它的研究不仅可以解决控制中的理论问题，而且在控制过程中可以有效反映控制中的关键问题。首先建立倒立摆的模型，然后进行模型验证，通过分析模型的性能，进行PID控制器的设计，然后运用Matlab的Simulink来进行仿真，通过一次次的修改参数来达到良好的性能要求。最后又对鲁棒性进行了验证，得出该控制系统具有鲁棒性。
根据上面的计算公式
，修改摆杆质量m和摆杆长度L的数值来进行仿真。
【1】摆杆长度不变而质量变化时的仿真图
【2】摆杆质量不变而长度变化时的仿真图
结论
通过改变摆杆质量和摆杆长度对系统进行仿真，由图可以看出所设计的双闭环PID控制系统的参数在一定范围内变化时仍能有效地工作，保持摆杆直立，并使小车有效定位，说明该控制系统具有一定的鲁棒性。
早在20世纪50年代，麻省理工学院的控制论专家就根据火箭发射助推器原理设计出了研究一阶倒立摆的实验设备。此后关于一阶倒立摆的控制方法和思路在军工、航天、机器人领域和其它一般工业过程中都有着广泛的用途，如机器人行走过程中的平衡控制、火箭发射中的垂直度控制、卫星发射架的稳定控制、飞机安全着陆、化工过程控制以及日常生活中常见的一些重心在上、支点在下的控制问题等，均涉及到“立摆问题”。
由于内环调节时间相对于外环来说很小，为使外环系统设计简化，可将内环等效成为一个比例环节。
综上所述，一阶倒立摆位置伺服控制系统可按如图1所示进行设计。
图1一阶倒立摆位置伺服控制系统结构框图
设计时选用MSMA021型小惯量交流伺服电动机。由于电机的时间常数很小，可将电动机、驱动器、传动装置三个环节合并成一个比例环节(取 =1．6)，并在Matlab中通过Simulink建模。取小车的质量M为1kg，摆杆的质量m为1kg，摆长L为O.3 m，重力加速度为10m/ ，使用计算机程序采用Z-N法整定出x调节器参数，在Z-N法得到的经验参数基础上进一步通过试误法获得 调节器的控制参数。该系统的Simulink模型如图2所示。
关键词：倒立摆 双闭环PID控制器 仿真
Abstract:In thisarticle, single-stage inverted pendulum control problem of the balance of the study.Control of inverted pendulum is a classic control subjects balance.As a naturally unstable system，inverted pendulum has been used for real-time control system controls the experiment.The stability of inverted pendulum is very difficult to control，through its research not only can solve the problem of control theory，also involved in the control theory based on three main.Firstly, the inverted pendulum model，model by analyzing the performance of the inverted pendulum，design thePID controller，and then use theSimulink of Matlab tosimulate，modifyingthe parameters again and again to achieve good performancerequirements.In the end，carried out to verify the robustness，come to the control system is robust.
倒立摆系统的控制研究在控制理论及其应用领域里一直有着较大的关注度。它是检验各种控制理论方法的有效性的实验装置，作为一个高阶、非线性、不稳定系统，倒立摆的稳定控制相当困难，对该领域的学者来说是一个极具挑战性的难题。本文在控制理论的基础上，建立了小车倒立摆系统的数学模型，使用PID控制法设计并确定参数下的控制器使系统稳定。综合以上分析，采用双闭环控制技术，能够使系统在保持倒立摆摆杆直立的前提下将小车移动到指定位置，同时使系统对指定参数的变化具有较低的灵敏度。当指定参数在一定范围内变化，控制器均能够有效的控制倒立摆并使其稳定运行，以达到“稳定”与“鲁棒”的双重目的。设计采用MATLAB软件进行仿真实验，进一步验证了PID控制器中各个参数对系统的稳定性和动态性能的影响，最后确定PID控制器的各参数值，通过MATLAB软件的仿真可知，单级倒立摆PID控制可以实现。
经过拉氏变换可得出系统的传递函数模型：
四、PID控制器的设计与仿真
从一阶倒立摆传递函数模型中不难看出，该系统因为含有不稳定的零极点，所以是一个“自不稳定的非最小相位系统”。由于一阶倒立摆系统位置伺服控制的核心是“在保证摆杆不倒的条件下，使小车位置可控”，因此，依据负反馈闭环原理，将系统小车位置作为“外环”，将摆杆摆角作为“内环”，则摆角作为外环的一个扰动，能够得到闭环系统的有效抑制。
表1 Ziegler-Nichols整定法经验公式
控制器类型
控制器的控制参数KpTiFra bibliotekTdP
0
PI
0
PID
2L
0.5L
三、对象模型建立
在忽略了空气流动阻力，以及各种摩擦之后，可将倒立摆系统抽象成小车和匀质杆组成的系统，如下图所示
其中：M：小车质量m：为摆杆质量J：为摆杆惯量F：加在小车上的力
x：小车位置θ：摆杆与垂直向上方向的夹角l：摆杆转动轴心到杆质心的长度
1、PID控制原理
在模拟控制系统中，控制器最常用的控制规律是PID控制。常规PID控制系统原理框图如下图所示。系统由模拟PID控制器和被控对象组成。
PID控制器是一种线性控制器，它根据给定值r(t)与实际输出值c(t)构成控制偏差
e(t)=r(t)—c(t)
将偏差的比例（P），积分（I）和微分（D）通过线性组合构成控制量，对被控对象进行控制，故称PID控制器。其控制规律为
五、关于鲁棒性的研究
控制系统的鲁棒性是指控制系统在某种类型（包括自身模型）的扰动作用下，系统某个性能指标保持不变的能力。对于实际工程系统，人们最关心的问题是一个控制系统当其模型参数发生大幅度变化或其结构发生变化时还能否保持渐近稳定，即稳定鲁棒性。而要求在模型扰动下系统的品质指标仍然保持在某个许可范围内，这又称为品质鲁棒性。鲁棒性的理论研究工作目前正关注于研究多变量系统具有稳定鲁棒性和品质鲁棒性的各种条件。它的进一步发展和应用，将是控制系统能否应用于实践的关键。
（3）微分环节 能反映偏差信号的变化趋势（变化速率），并能在偏差信号值变得太大之前，在系统中引入一个有效地早期修正信号，从而加快系统的动作速度，减小调节时间。
3、Ziegler-Nichols控制器参数整定法
用阶跃响应曲线来整定控制器的参数。先测出系统处于开环状态下的对象的动态特性，根据这条阶跃响应曲线定出一些能反映控制对象动态特性的参数。以曲线的拐点作一条切线得到三个参数：K是控制对象的增益，L是等效滞后时间，T是等效滞后时间常数。，然后根据得到的K、L、T三个参数，利用表1的Ziegler-Nichols 整定法的经验公式来计算控制器的控制参数。
Kp—比例系数TI—积分系数TD—微分系数
2、PID控制器各校正环节的作用
（1）比例环节 及时、成比例地反映控制系统的偏差信号e(t)，偏差一旦产生，控制器立即产生控制作用，以减小偏差。
（2）积分环节 主要用于消除静差，提高系统的无差度。积分作用的强弱取决于积分时间常数TI，TI越大积分作用越弱，反之则越强。
为了提高系统性能，考虑到对象为一非线性的不稳定系统，并且由于“反馈校正”具有如下特点:
(1)削弱系统中非线性特性等不希望有的特性的影响
(2)降低系统对参数变化的敏感性
(3)抑制扰动
(4)减小系统的时间常数
所以，对于系统内、外环采用反馈校正控制。
对于内环反馈控制器有PD，PI，PID等多种可能的结构，绘制各种控制器结构下的系统根轨迹图，发现采用PD结构的反馈控制器，结构简单且比较容易实现闭环系统稳定性。所以选定内环反馈控制器的结构为PD形式的控制器。
图2Simulink模型仿真图
仿真结果
结论
通过上图可以看出系统的超调量、调节时间、上升时间等都大体符合要求。如果修改 、 、 ，结果都不合适，抑或是超调量太大，抑或是调节时间太长，更甚者系统就不稳定了。综合而言，在满足以上性能的基础上，我们可以从图上看出小车能够较快稳定，而且倒立摆的晃动幅度不大，较为稳定。