过控课程设计报告

课程设计报告
课程名称：过程控制工程
设计题目：阶跃曲线确定无滞后
一阶对象传递函数
专业：自动化
班级：一班学号： 20100220118 学生姓名：苏星
时间： 2013 年6月1日～6月16日
―――――――以下指导教师填写―――――分项成绩：出勤成品答辩及考核
总成绩：总分成绩
指导教师：
前言
过程控制通常是指石油、化工、电力、冶金、轻工、纺织、建材、
原子能等工业部门生产过程的自动化,是连续生产过程的自动控制，
其被控量需定量地控制，而且应是连续可调的。

若控制动作在时间上
是离散的，但是其被控量需定量控制，也是过程控制。

过程控制系统的品质是由组成系统的各个环节的结构及其特性所
决定的。

过程的数学模型是设计过程控制系统，确定控制方案，分析
质量指标，整定调节器参数等等的重要依据。

前馈控制，最优控制，
多变量解耦控制等更需要有精确的过程数学模型，所以过程数学模型
是过程控制系统设计分析和应用的重要资料。

研究过程建模对于实现
生产过程自动化具有十分重要的意义。

被控过程的数学建模，是指过程在各输入量作用下，其相应输出量
变化函数关系的数学表达式。

过程的数学建模有两种：一是非参数模型，例如阶跃响应曲线、脉冲响应曲线和频率特性曲线，是用曲线表
示的。

二是参数模型，例如微分方程、传递函数、脉冲响应函数、状
态方程和差分方程等，是用数学方程式或函数表示。

本次课程设计采
用的是第一种。

目录
一 .设计原理及思路 2
二. 实验数据（组1和组2） 3
三. maltab数据分析及校验（组1和组2）及matlab仿真4 4
四. 参考资料及心得体会 12
一、设计原理及思路
无滞后一阶对象（单容）传递函数 1.计算法
000
)0()(,x y y k T k ∆-∞=
？如何确定
000
T x k dt
dy t =
=)(0000
00
∞===y x k t T x k T
t ;
)(632.0)1)(()(010T y e y T y →∞=-∞=-
二、实验数据
2：
三、matlab数据分析及校验
（1）数组1的数据分析及校验
有数组1所给的数据可以用matlab画出其阶跃响应的图像：
附其画图的matlab程序：
x=[0 2 4 6 8 10 12 14];
y=[0 5 7.5 8.8 9.3 9.6 9.8 9.9];
xi=0:0.001:14;
yi=spline(x,y,xi);
plot(xi,yi);
grid on
有图可以知，y（∞）=10
再有matlab显示y(t)和y*(t)曲线如下：
附其画图的matlab程序：
x=[0 2 4 6 8 10 12 14];
y=[0 5 7.5 8.8 9.3 9.6 9.8 9.9];
xi=0:0.001:14;
yi=spline(x,y,xi);
zi=yi/10;
plot(xi,yi,xi,zi);
grid on
由图可以读取y*(t)上y*(t)=0.632， y*(t)=0.33的值: y*(t)=0.632时,t1=2.883 T1=2.883
y*(t)=0.33时，t2=1.163 T2=2.5*1.163=2.9075
再由图读出y*（2T0），y*(T0/2)，y*(T0/1.44)的值y*（2T0）=0.8708
y*(T0/2)=0.3935
y*(T0/1.44)=0.5018
有读取的数据进行校验：
附：校验程序:
校验程序：
T1=input('输入y*(t1)=0.632点:')
T2=input('输入y*(t2)=0.33点:')*2.5
disp('求出T0:')
T0=(T1+T2)/2
disp('读出y*(t)中各个校验点，校验:')
T3=input('y*(2T0):')
T4=input('y*(T0/2):')
T5=input('y*(T0/1.44):')
if(abs(T3-0.87)>0.1|abs(T4-0.39)>0.1|abs(T5-0.5)>0.1)
fprintf('非无滞后一阶')
else fprintf('是无滞后一阶')
a=input('输入y(∞):')
b=input('输入x0:')
Ko=a/b
fprintf('T0=%3.3f',T0)
由以上得出数据1为无滞后一阶且G(s)=10/(2.895s+1) Matlab仿真：
（2）数组1的数据分析及校验
有数组2所给的数据可以用matlab画出其阶跃响应的图像：
附其画图的matlab程序：
>> x=[0 2 4 6 8 10 12 14];
>>y=[0 0.5 1.5 4 7.5 8.8 9.6 9.8 ];
>>xi=0:0.001:14;
>>yi=spline(x,y,xi);
>>zi=yi/10;
>>plot(xi,yi,xi,zi);
>>grid on
由图可以读取y*(t)上y*(t)=0.632， y*(t)=0.33的值:
y*(t)=0.632时,t1=7.251 T1=7.251
y*(t)=0.33时，t2=5.564 T2=2.5*5.564=13.91
再由图读出y*（2T0），y*(T0/2)，y*(T0/1.44)的值y*（2T0）=0.99
y*(T0/2)=0.291
y*(T0/1.44)=0.6472
由其阶跃响应的曲线和其校验结果可知：
数组2的传递函数不是无滞后的一阶。

心得体会
通过本次的课程设计，我对所学的课本理论知识进行了复习，也使我对所学的知识有了更多的了解和更深入的理解。

此外对所学的专业以及自己未来的职业发展方向有了更多的想法和认识，这样使我在未来的学习过程中不再那么盲目，对自己的学习任务有一个清晰的认识。

在这过程中，我还熟悉了以前使用matlab软件。

尤其对被控过程的数学建模，现在更是有了充分的认识，使理论知识有了更具体的概念。

被控过程的数学建模是指过程在各输入量作用下，其相应输出量变化函数关系的数学表达式。

过程的数学建模有两种：一是非参数模型，例如阶跃响应曲线、脉冲响应曲线和频率特性曲线，是用曲线表示的。

二是参数模型，例如微分方程、传递函数、脉冲响应函数、状态方程和差分方程等，是用数学方程式或函数表示。

本次课程设计采用的是第一种。

建模过程中采用计算法，在这个设计过程中，我对计算法也有了充分的认识和理解。

参考文献：
《过程控制工程》
《自动控制理论》。