前馈—反馈复合控制系统

目录

课程设计任务书

一、前馈—反馈复合控制系统

1.1、前馈—反馈复合控制系统的基本概念 (3)

1.2、概念的理解 (3)

1.3、前馈—反馈系统的组成.........................................3—4 1.4、前馈—反馈复合控制系统的特点.. (4)

1.5、前馈—反馈复合控制系统中前馈前馈控制器的设计 (4)

二、控制系统的硬件设计

2.1、S7—300系统组成 (4)

2.2、CPU315—2DP (4)

2.3、模式选择开关…………………………………..…….4—5

2.4、状态及故障显示 (5)

三、控制系统的软件设计

3.1、硬件组态 (5)

3.2、工程管理器的使用 (6)

3.3、新建工程....................................................6—9 3.4、组态监控画面. (9)

3.5、组态变量……………………………………………9—10 3.6、软件编程…………………………………………..10—15

3.7、实验结果分析……………………………………….15—17

四、控制系统的调试

五、实验总结

一、前馈—反馈复合控制系统

1.1、前馈—反馈复合控制系统的基本概念

前馈—反馈复合控制系统：系统中既有针对主要扰动信号进行补偿的前馈控制，又存在对被调量采用反馈控制以克服其他的干扰信号，这样的系统就是前馈—反馈复合控制系统。

1.2、概念的理解：

（1）复合控制系统是指系统中存在两种不同的控制方式，即前馈、反馈（2）前馈控制系统的作用是对主要的干扰信号进行补偿，可以针对主要干扰信号，设置相应的前馈控制器

（3）引入反馈控制，是为了是系统能够克服所有的干扰信号对被调量产生的影响，除了已知的干扰信号以外，系统中还存在其他的干扰信号，这些扰动信号对系统的影响比较小，有的是我们能够考虑到的，有的我们肯本就考虑不到或是无法测量，都通过反馈控制来克服。

（4）系统中需要测量的信号既有被调量又有扰动信号。

1.3、前馈—反馈系统的组成

前馈—反馈复合控制系统主要由一下几个环节构成

（1）扰动信号测量变送器：对扰动信号测量并转化统一的电信号

（2）被调量测量变送器：对被调量测量并转化统一的电信号

（3）前馈控制器：对干扰信号完全补偿

（4）调节器：反馈控制调节器，对被调量进行调节

（5）执行器和调节机构

（6）扰动通道对象：扰动信号通过该通道对被调量产生影响

（7）控制通道对象：调节量通过该通道对被调量进行调节

前馈—反馈复合系统的原理方框图如图所示

前馈—反馈复合控制系统的原理图（1）

为了方便分析，通常将前馈—反馈复合系统的原理图简化为下图

前馈控制系统的简化原理图（2）

1.4、前馈—反馈复合控制系统的特点

（1）系统综合了反馈、前馈控制系统的优点，弥补了他们的缺点，因而前馈—反馈复合控制系统的到了广泛的应用

（2）引入前馈补偿没有影响到系统的稳定性：

很显然，前馈无论加在什么位置，都不会构成回路，系统的特征式都保持不变，因而不会影响系统的稳定性。

（3）引入反馈控制后，前馈完全补偿条件并没有改变。

1.5、前馈—反馈复合控制系统中前馈前馈控制器的设计

前馈—反馈复合控制系统中前馈前馈控制器的传递函数是有完全补偿性原理来求解的由图2可求得

要使扰动Z(s)得到完全补偿，即Z(s)变化时不对C(s)产生影响应有：

二、控制系统的硬件设计

2.1、S7—300系统组成

有中央处理器（CPU）、电源单元（PS）、信号模块（SM）、接口模块（IM）、功能模块（FM）、通讯模块（CP）、特殊模板(SM 374仿真器)

2.2、CPU315—2DP

CPU 315-2DP：具有中到大容量程序存储器和PROFIBUS DP主/

接口，比较适用于大规模的I/O配置或建立分布式I/O系统。

2.3、模式选择开关

（1）RUN-P：可编程运行模式。在此模式下，CPU不仅可以执行用户程序，在

运行的同时，还可以通过编程设备（如装有STEP 7的PG、装有STEP 7的计算机等）读

出、修改、监控用户程序。

（2）RUN：运行模式。在此模式下，CPU执行用户程序，还可以通过编程设备读出、监控用户程序，但不能修改用户程序。

（3）STOP：停机模式。在此模式下，CPU不执行用户程序，但可以通过编程设备（如装有STEP 7的PG、装有STEP 7的计算机等）从CPU中读出或修改用户程序。在此位置可以拔出钥

匙。

（4）MRES：存储器复位模式。该位置不能保持，当开关在此位置释放时将自动返回到STOP位置。将钥匙从STOP模式切换到MRES模式时，可复位存储器，使CPU回到初始状态。

2.4状态及故障显示

SF（红色）：系统出错/故障指示灯。CPU硬件或软件错误时亮。

BATF（红色）：电池故障指示灯（只有CPU313和314配备）。当电池失效或未装入时，指示灯亮。

DC5V（绿色）：＋5V电源指示灯。CPU和S7-300总线的5V电源正常时亮。FRCE（黄色）：强制作业有效指示灯。至少有一个I/O被强制状态时亮。

RUN（绿色）：运行状态指示灯。CPU处于“RUN”状态时亮：LED在“Startup”状态以2Hz频率闪烁；在“HOLD”状态以0.5Hz频率闪烁。

STOP（黄色）：停止状态指示灯。CPU处于“STOP”或“HOLD”或“Startup”状态时亮；在存储器复位时LED以0.5Hz频率闪烁；在存储器置位时LED以2Hz 频率闪烁。

BUS DF（BF）（红色）：总线出错指示灯（只适用于带有DP接口的CPU）。出错时亮。

SF DP：DP接口错误指示灯（只适用于带有DP接口的CPU）。当DP接口故障时亮。

2.4、SM344模拟量输出模块

主要输出的4MA—20MA的电流信号转换为5530—27648的数字信号。

三、控制系统的软件设计

3.1、硬件组态

（1）建立应用工程的一般过程

通常情况下，建立一个应用工程大致可分为以下几个步骤：

第一步：创建新工程为工程创建一个目录用来存放与工程相关的文件。

第二步：定义硬件设备并添加工程变量添加工程中需要的硬件设备和工程中使用的变量，包括内存变量和I/O 变量。

第三步：制作图形画面并定义动画连接按照实际工程的要求绘制监控画面并使静态画面随着过程控制对象产生动态效果。

第四步：编写命令语言通过脚本程序的编写以完成较复杂的操作上位控制。

第五步：进行运行系统的配置对运行系统、报警、历史数据记录、网络、用户等进行设置，是系统完成用于现场前的必备工作。