(完整版)双闭环比值控制系统---毕业课程设计
(涡轮流量计双闭环流量比值控制系统设计)
一、设计题目涡轮流量计双闭环流量比值控制系统设计二、设计任务该设计可在A3000-FS 实验台上完成。
图１中1#管流量Q1为主变量，2#管流量Q2为从变量，可设计串级调节器控制FV101满足系统要求。
表１ 连接端配置 测量或控制量 测量或控制量标号1＃涡轮流量计 FT101 2＃涡轮流量计 FT102 电动调节阀FV101 ……以上连接图和仪表仅为本控制系统中的设计提供思路，并不完整，其它部分还需根据自己的设计思路添加。
三、功能要求1) 有组态界面，可观察控制效果，用户操作方便。
2) 可手动输入数据，比如主动量设置、流量比值设置等。
3) 工艺参数在线曲线，可观察控制系统的运行效果。
4) 可在线修改工艺参数。
5)对扰动有较好的抑制能力。
四、控制原理FT 1022#调节阀FV101FT 101比值器调节器Q 2Q 11#图１ 比值控制原理示意图单回路控制系统解决了工艺生产过程自动化中大量的参数定值问题。
但是，随着现代工业生产的迅速发展，工艺操作条件的要求更加严格，对安全运行和经济性及对控制质量的要求也更高。
但回路控制系统往往不能满足生产工艺的要求，在这样的情况下，双闭环串级控制系统就应运而生。
双闭串级控制系统是改善控制质量的有效方法之一，在过程控制中得到广泛地应用，串级控制系统是指不止采用一个控制器，而是将两个或几个控制器相串级，是将一个控制器的输入作为下一个控制器设定值的控制系统。
双闭环串级控制系统，就其主回路来看是一个定值控制系统，而副回路则是一个随动系统，主调节器的输出能按照负荷和操作条件的变化而变化，从而不断改变副调节器的给定值，使副回路调节器的给定值适应负荷并随操作条件而变化，即具有一定的自适应能力。
正确合理地设计一个串级控制系统是要其能充分发挥如上所述系统的各种特点。
在系统设计时应包括主、副回路的设计，主、副调节器控制规律的选择及正、反作用方式的确定。
五、系统规划及详细设计1.控制方案根据设计要求，系统采用单闭环比值控制。
基于双闭环PID控制的一阶倒立摆控制系统设计(完整资料)
基于双闭环PID控制的一阶倒立摆控制系统设计(完整资料）(可以直接使用，可编辑优秀版资料，欢迎下载）自动控制原理课程设计说明书基于双闭环PID控制的一阶倒立摆控制系统设计姓名:学号：学院：专业：指导教师：2018年 1月目录1 任务概述 (4)1.1设计概述 (4)1。
2 要完成的设计任务: (4)2系统建模 (5)2。
1 对象模型 (5)2。
2 模型建立及封装 (5)3仿真验证 (10)3。
1 实验设计 (10)3。
2 建立M文件编制绘图子程序 (10)4 双闭环PID控制器设计 (13)4.1内环控制器的设计 (14)4。
2外环控制器的设计 (14)5 仿真实验 (16)5.1简化模型 (16)5。
2 仿真实验 (18)6 检验系统的鲁棒性 (19)6．1 编写程序求系统性能指标 (19)6.2 改变参数验证控制系统的鲁棒性 (20)7 结论 (21)附录 (22)1任务概述1.1设计概述如图1 所示的“一阶倒立摆控制系统”中，通过检测小车位置与摆杆的摆动角，来适当控制驱动电动机拖动力的大小,控制器由一台工业控制计算机(IPC)完成.图1一阶倒立摆控制系统这是一个借助于“SIMULINK封装技术—-子系统”，在模型验证的基础上,采用双闭环PID控制方案，实现倒立摆位置伺服控制的数字仿真实验.1.2 要完成的设计任务:（1）通过理论分析建立对象模型（实际模型)，并在原点进行线性化，得到线性化模型；将实际模型和线性化模型作为子系统，并进行封装，将倒立摆的振子质量m和倒摆长度L作为子系统的参数,可以由用户根据需要输入；(2）设计实验，进行模型验证；(3)一阶倒立摆系统为“自不稳定的非最小相位系统”。
将系统小车位置作为“外环”，而将摆杆摆角作为“内环"，设计内化与外环的PID控制器; (4)在单位阶跃输入下，进行SIMULINK仿真；(5）编写绘图程序,绘制阶跃响应曲线，并编程求解系统性能指标:最大超调量、调节时间、上升时间；(6)检验系统的鲁棒性：将对象的特性做如下变化后，同样在单位阶跃输入下，检验所设计控制系统的鲁棒性能，列表比较系统的性能指标（最大超调量、调节时间、上升时间）。
基于双闭环PID控制的一阶倒立摆控制系统设计
自动控制原理课程设计说明书基于双闭环PID控制的一阶倒立摆控制系统设计姓名：学号：学院：专业：指导教师：2018年 1月目录1 任务概述 (3)1.1设计概述 (3)1.2 要完成的设计任务： (4)2系统建模 (4)2.1 对象模型 (4)2.2 模型建立及封装 (5)3仿真验证 (9)3.1 实验设计 (9)3.2 建立M文件编制绘图子程序 (9)4 双闭环PID控制器设计 (12)4.1内环控制器的设计 (13)4.2外环控制器的设计 (13)5 仿真实验 (15)5.1简化模型 (15)5.2 仿真实验 (17)6 检验系统的鲁棒性 (18)6．1 编写程序求系统性能指标 (18)6.2 改变参数验证控制系统的鲁棒性 (19)7 结论 (22)附录 (22)1 任务概述1.1设计概述如图1 所示的“一阶倒立摆控制系统”中，通过检测小车位置与摆杆的摆动角，来适当控制驱动电动机拖动力的大小，控制器由一台工业控制计算机(IPC)完成。
图1 一阶倒立摆控制系统这是一个借助于“SIMULINK封装技术——子系统”，在模型验证的基础上，采用双闭环PID控制方案，实现倒立摆位置伺服控制的数字仿真实验。
1.2 要完成的设计任务：(1)通过理论分析建立对象模型（实际模型），并在原点进行线性化，得到线性化模型；将实际模型和线性化模型作为子系统，并进行封装，将倒立摆的振子质量m和倒摆长度L作为子系统的参数，可以由用户根据需要输入；(2)设计实验，进行模型验证；(3)一阶倒立摆系统为“自不稳定的非最小相位系统”。
将系统小车位置作为“外环”，而将摆杆摆角作为“内环”，设计内化与外环的PID控制器；(4)在单位阶跃输入下，进行SIMULINK仿真;(5)编写绘图程序，绘制阶跃响应曲线，并编程求解系统性能指标：最大超调量、调节时间、上升时间；(6)检验系统的鲁棒性：将对象的特性做如下变化后，同样在单位阶跃输入下，检验所设计控制系统的鲁棒性能，列表比较系统的性能指标（最大超调量、调节时间、上升时间）。
双闭环比值控制系统
项目五 比值控制系统
5.1 概述
工业生产过程中，经常需要两种或两种以上的物 料按一定比例混合或进行反应。一旦比例失调，就会 影响生产的正常进行，影响产品质量，浪费原料，消 耗动力，造成环境污染，甚至造成生产事故。最常见 的是燃烧过程，燃料与空气要保持一定的比例关系， 才能满足生产和环保的要求；造纸过程中，浓纸浆与 水要以一定的比例混合，才能制造出合格的纸浆；许 多化学反应的多个进料要保持一定的比例。因此，凡 是用来实现两种或两种以上的物料量自动地保持一定 比例关系以达到某种控制目的的控制系统，称为比值 控制系统。
项目五 比值控制系统
1．采用信号范围为4～20 mA DC的DDZ-Ⅲ型仪表
当流量从0变至最大值Fmax时，变送器对应的输出为4～20 mA DC，则流量的任一中间值F所对应的输出电流为
I＝ F 16＋4
Fmax
故
F＝
I
16
4
Fmax
由式（5-3）可得工艺要求的流量比值为
K＝ F2 F1
＝ I2 I1
4 4
F2 max F1max
由此可折算成仪表的比值系数K '，为
（5-2） （5-3） （5-4）
K ' I 2 4 K F1max
I1 4
F2 m ax
（5-5）
项目五 比值控制系统
式中，F1max——主动量变送器的量程上限； F2max——副流量变送器的量程上限； I1——主流量的测量信号值； I2——副流量的测量信号值。 2．信号范围为0～10 mA DC的DDZ-Ⅱ型仪表
项目五 比值控制系统
比值控制系统
内容提要 生产过程中经常要求两种或两种以上的物料 以一定的比例混合以后参加化学反应，以保证反 应安全、充分并节约能量，由此提出了比值控制。 本章将重点讲述比值控制系统的常见结构类型、 比值系数的计算、比值控制系统方案的实施、实 施中的有关问题及比值控制系统的投运与整定的 步骤。
自控系统课程设计课件-双闭环直流调速系统设计
起動過程
Id n Idcr Idm n IdL O t O 理想的快速起動過程 Id n Idm n IdL t
帶電流截止負回饋的單閉環調速系統
希望能實現的控制
– 在起動過程的主要階段，只有 電流負回饋，沒有轉速負回饋。 – 達到穩態後，只要轉速負回饋，不 讓電流負回饋發揮主要作用。
轉速、電流雙閉環直流調速系統
1. 抗負載擾動
±∆IdL
U*n
+
U*i Un
ASR
Ui
ACR
Ks Tss+1
Ud0 -
1/R
Id
Tl s+1
R Tms
E
1/Ce
n
2. 抗電網電壓擾動
±∆Ud U*n
+
-IdL
U*i Un
ASR
Ui
ACR
Ks Tss+1
Ud0 -
1/R
Id
Tl s+1
R Tms
E
1/Ce
n
轉速和電流兩個調節器的作用
1 c T
1
或
T
保證系統足夠穩定
控制系統的動態性能指標
1.跟隨性能指標 2.抗擾性能指標 調速系統的動態指標以抗擾性 能為主，而隨動系統的動態指標 則以跟隨性能為主。
系統典型的階躍回應曲線
C (t )
Cmax C
Cmax
±5%（或±2%）
C
C
O 0
tr
ts
t
階躍回應跟隨性能指標
調節器結構的選擇
選擇調節器，將控制對象校正成為典型系統。
輸入
調節器 系統校正
双闭环调速系统课程设计
双闭环调速系统课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解双闭环调速系统的基本原理和组成部分；2. 学生能掌握双闭环调速系统中速度环和电流环的工作原理及其相互关系；3. 学生能了解双闭环调速系统在工业生产中的应用。
技能目标：1. 学生能运用所学知识，分析并设计简单的双闭环调速系统；2. 学生能通过实际操作，完成双闭环调速系统的调试和优化；3. 学生能运用相关软件或工具，对双闭环调速系统进行仿真和分析。
情感态度价值观目标：1. 学生对双闭环调速系统产生兴趣，培养主动学习和探究的精神；2. 学生认识到双闭环调速系统在工程技术领域的重要性，增强对相关职业的认同感；3. 学生在团队协作中，培养沟通、合作和解决问题的能力。
课程性质：本课程为电气工程及其自动化专业核心课程，旨在使学生掌握双闭环调速系统的基本原理和设计方法。
学生特点：学生具备一定的电路基础和自动控制理论，具有较强的动手能力和探究精神。
教学要求：结合理论教学和实践操作，注重培养学生的实际应用能力和创新意识。
通过分解课程目标为具体学习成果，使学生在掌握知识的同时，提高技能和情感态度价值观。
后续教学设计和评估将以此为基础，确保课程目标的实现。
二、教学内容1. 双闭环调速系统基本原理- 介绍双闭环调速系统的定义、分类及其在工业生产中的应用；- 分析双闭环调速系统的结构及工作原理。
2. 速度环和电流环的工作原理- 详细讲解速度环和电流环的组成、功能及相互关系；- 分析速度环和电流环的参数整定方法及其对系统性能的影响。
3. 双闭环调速系统设计- 介绍双闭环调速系统的设计步骤和方法；- 结合实际案例，分析并设计双闭环调速系统。
4. 双闭环调速系统的调试与优化- 讲解双闭环调速系统调试的原理和方法；- 介绍优化双闭环调速系统性能的途径。
5. 双闭环调速系统的仿真与分析- 介绍常用仿真软件及其在双闭环调速系统中的应用；- 结合实际案例，进行双闭环调速系统的仿真分析。
双闭环管道流量比值控制系统设计报告
PLC控制技术实训评分表课程名称：PLC控制技术实训设计题目：单容液位变频器PID单回路控制,比值控制系统班级：学号：：指导老师：年月日常熟理工学院电气与自动化工程学院《PLC控制技术实训》报告题目：单容液位变频器PID单回路控制比值控制系统设计姓名：李良、何龙太莫勇、高虎学号：160112109、160112106160112113、160112104 班级：自动化121指导教师：刘叔军起止日期：2015.6.29~7.12摘要本课题针对液位控制系统系统作初步设计和基本研究，该系统能对水箱液位信号进行采集，以PLC为下位机，以工控组态软件组态王设计上位机监控画面，实现PID对水箱液位的控制。
针对比值控制系统进行模拟复杂控制系统设计、分析和测试研究，该系统通过涡轮流量计、电磁流量计进行信号采集，以工控组态软件组态王上位机监控P 画面并对PID参数调节，实现对比值系统的控制。
关键词：PLC PID控制液位控制比值控制组态王流量目录1、引言..................................................... 错误!未定义书签。
1.1主要内容............................................................... 错误!未定义书签。
1.2任务要求 .............................................................. 错误!未定义书签。
2、设计方案 ............................................. 错误!未定义书签。
2.1设计原理 .............................................................. 错误!未定义书签。
2.2设计方案论证 ....................................................... 错误!未定义书签。
双闭环交流调速系统课程设计(DOC)
皖西学院课程设计任务书系别：机电学院专业：10电气课程设计题目：双闭环串级交流调速控制系统设计学生姓名：张诚学号：********** 起迄日期: 6月17日~ 6 月28日课程设计地点:电机与拖动控制实验室****:***下达任务书日期: 6 月17日摘要本设计介绍了交流调速系统的基本概况及其研究意义，同时提出了本设计所要研究解决的问题，接着对系统各部分所需元器件进行比较选择并进行总体设计，最后采用工程设计方法对双闭环交流调速系统进行辅助设计，进行参数计算和近似校验。
在调节器选择方面，本设计选择的PI调节器，使得线路大为简化，且性能优良、调试方便、运行可靠、成本降低。
触发电路则采用一种新型高性能集成移相触发器（MC787）设计的触发电路，它克服了分立元件缺点，抗干扰性优良，具有输入阻抗高、移相范围宽、装调简便、使用可靠、只需一片MC787就可以完成三相相移功能，使用效果较好。
目录1 绪论 (3)1.1研究交流调速系统的意义 (3)1.2本设计所做的主要工作 (3)2 交流调速系统 (3)2.1交流电机常用的调速方案及其性能比较 (3)2.2三相交流调压调速的工作原理 (4)2.3双闭环控制的交流调速系统 (5)2.3.1转速电流双闭环调速系统的组成 (6)2.3.2 稳态结构图和静特性 (6)3 电路参数计算 (9)3.1系统主电路的参数计算 .............................. .93.2根据系统方块图进行动态计算 (9)3.3调节器的设计参数计算 .......................... . (11)3.3.1 电流调节器的参数计算.......................... .123.3.2 转速调节器的参数计算.......................... .144 控制系统硬件电路设计............................. .164.1调节器的选择和调整 (16)4.2触发电路的设计 (16)4.3串级调速系统设计 (18)4. 4双闭环系统设计 ........................ (19)5 仿真........................................ .. (21)6设计体会 (22)1 绪论1.1 研究交流调速系统的意义随着电力电子器件，大规模集成电路和计算机控制技术的迅速发展，以及现代控制理论向交流电气传动领域的渗透，为交流调速系统的开发研究进一步创造了有利的条件。
双闭环控制系统设计
运动控制课程设计双闭环系统的最佳工程设计目录1. 课程设计任务书 (1)1.1系统性能指标 (1)1.2设计内容 (1)1.3应完成的技术文件 (1)2．课程设计设计说明书 (2)2.1综述 (2)2.2整流电路 (2)2.3触发电路的选择和同步 (3)2.4双闭环控制电路的工作原理 (4)3. 设计计算书 (6)3.1整流装置的计算 (6)3.1.1变压器副方电压 (6)3.1.2变压器和晶闸管的容量 (6)3.1.3平波电抗器的电感量 (7)3.1.4晶闸管保护电路 (8)3.2 控制电路的计算 (9)3.2.1已知参数 (9)3.2.3预选参数 (10)3.2.5最佳典型II型速度环的计算 (12)3.3系统性能指标的分析计算 (13)3.3.1静态指标的计算 (13)3.3.2动态跟随指标的计算 (14)3.3.3动态抗扰动指标的计算 (14)参考资料 (16)4.附图和附表 (17)4.1动态结构图和相应的动态结构参数图 (17)4.2典Ⅰ典Ⅱ的开环对数幅频特性图 (17)4.3系统参数表 (18)4.4元件明细表 (22)4.5系统原理图 (23)1. 课程设计任务书1.1系统性能指标1)条速范围D>102)静差率s<5%3)电流超调量<5%4)空载起动到额定转速的超调量<10%，调整时间<1s5)当负载变化20%的额定值，电网波动10%额定值时，最大动态速降<10%,动态恢复时间<0.3s1.2设计内容1)设计系统原理图2)计算调节器参数及其它参数3)编写课程设计说明书1.3应完成的技术文件1)设计说明书2)设计计算书3)系统原理图4)电气元件明细表2．课程设计设计说明书2.1综述随着现代工业的发展，在调速领域中，双闭环控制的理念已经得到了越来越广泛的认同与应用。
相对于单闭环系统中不能随心所欲地控制电流和转矩的动态过程的弱点。
双闭环控制则很好的弥补了他的这一缺陷。
双闭环系统课程设计
双闭环系统课程设计1 双闭环系统的设计1.1 设计内容第一，双闭环直流电动机控制系统设计。
分析系统工作原理，进行系统总体设计。
分析设计出控制系统框图，控制系统动态结构图，控制系统稳态结构图，双闭环直流电动机控制系统原理图设计。
根据系统框图和任务分解结果，进行典型环节和模块电路的设计。
设计转速电流环电路，触发电路驱动控制电路的选型设计（模拟触发电路、集成触发电路、数字触发器电路均可），控制主电路元部件的确定及其参数计算（包括有变压器、电力电子器件、平波电抗器与保护电路等），检测及给定电路。
第二，控制系统各单元参数测试和计算。
测出各环节的放大倍数及时间常数，在确定调速范围D=１０时比较开环、单环和双环时的动态响应。
第三，PID控制算法的确定。
以仿真结果或实验结果为根本依据，结合理论，确定合理的PID 控制策略和控制参数。
第五，MATLAB仿真验证。
利用MATLAB下的SIMULINK软件进行系统仿真，同时将结果在示波器上显示出来，以验证设计的正确性。
第六，设计要求：为某生产机械设计一个调速范围宽、起制动性能好（可选做）的直流双闭环系统。
已知系统中直流电动机主要数据如下：(1)一台直流电机，直流电机额定数据：PN=60KW，UN=220V，IN=308A，nN=1000r/min，电枢回路总电阻R=0.18Ω。
电磁时间常数Tl＝0.012ｓ，机电时间常数Tm＝0.12ｓ，电动机系数Ce＝0.196V·min/r。
(2)主要技术指标：调速范围0~1000r/min，电流过载倍数λ=1.1，系统静特性良好，无静差。
(3)动态性能指标：空载起动到额定转速超调量δn＜10%，电流超调量δi＜5%，动态速降Δn≤10%，调速系统的过渡过程时间（调节时间）ts≤1s。
1.2 系统主电路设计直流调速系统常用的直流电源有三种：旋转变流机组；静止式可控整流器；直流斩波器或脉宽调制变换器。
机组供电的直流调速系统在20世纪60年代以前曾广泛地使用着，但该系统需要旋转变流机组，至少包含两台与调速电动机容量相当的旋转电机还图1-1V—M系统原理图要仪态励磁发电机，因此设备多，体积大，费用高，效率低。
双闭环控制系统设计
电力拖动自动控制系统课程设计报告课程设计名称：电力拖动自动控制系统课程设计题目：双闭环控制系统设计学生姓名：董长青专业：电气自动化技术专业班级：Z070303学号：Z07030330指导教师：姬宣德日期：2010年03月10日摘要随着现代工业的发展，在调速领域中，双闭环控制的理念已经得到了越来越广泛的认同与应用。
相对于单闭环系统中不能随心所欲地控制电流和转矩的动态过程的弱点。
双闭环控制则很好的弥补了他的这一缺陷。
双闭环控制可实现转速和电流两种负反馈的分别作用，从而获得良好的静，动态性能。
其良好的动态性能主要体现在其抗负载扰动以及抗电网电压扰动之上。
正由于双闭环调速的众多优点，所以在此有必要对其最优化设计进行深入的探讨和研究。
本次课程设计目的就是旨在对双闭环进行最优化的设计。
SummaryWith the development of modern industry, in the speed area, the concept of dual-loop control has been increasingly widespread recognition and application.Relative to the single closed-loop system can not arbitrarily control the dynamic process of current and torque weakness. Double closed-loop control is very good to make up for this shortcoming of his.Double-loop speed and current control can achieve the difference of two negative feedback effect, thus get a good static and dynamic performance. The good dynamic performance mainly reflected in its anti-disturbance and anti-grid load over voltage disturbance. Precisely because of the many advantages of Double Closed Loop, so here it is necessary to optimize the design of its depth discussion and study. This course is designed to designed to optimize the double loop design.目录一．课程设计设计说明书41.1系统性能指标1.2整流电路41.3触发电路的选择和同步51.4双闭环控制电路的工作原理6二. 设计计算书72.1整流装置的计算72.1.1变压器副方电压72.1.2变压器和晶闸管的容量82.1.3平波电抗器的电感量82.1.4晶闸管保护电路92.2 控制电路的计算102.2.1已知参数102.2.2预选参数112.2.3最佳典型II型速度环的计算142.3系统性能指标的分析计算152.3.1静态指标的计算152.3.2动态跟随指标的计算162.3.3动态抗扰动指标的计算16三、心得体会四、附录五．参考文献18一、课程设计设计说明书1.1系统性能指标调速范围D>10静差率s<5%电流超调量<5%空载起动到额定转速的超调量<10%，调整时间<1s当负载变化20%的额定值，电网波动10%额定值时，最大动态速降<10%,动态恢复时间<0.3s1.2整流电路本次课程设计的整流主电路采用的是三相桥式全控整流电路，它可看成是由一组共阴接法和另一组共阳接法的三相半波可控整流电路串联而成。
双闭环流量比值控制比值的课程设计任务书
一、设计题目双闭环流量比值控制二、主要内容熟悉THJ-2型高级过程控制系统实验装置，获取电动阀支路的流量和变频器－磁力泵支路的流量曲线，利用实验建模法求出它们的数学模型。
根据串级控制，选择合适的调节器控制规律，并在Matlab上进行仿真。
最终在过程控制系统实验装置平台上完成实际系统的调试，并说明两种方法的所得结果的差别。
三、具体要求1.从组成、工作原理上对工业型传感器、执行机构有一深刻的了解和认识。
2.分析控制系统各个环节的动态特性，从实验中获得各环节的特性曲线，建立被控对象的数学模型。
3.根据其数学模型，选择被控规律和整定调节器参数。
4.在Matlab上进行仿真，调节控制器参数，获得最佳控制效果。
5.了解和掌握自动控制系统设计与实现方法，并在THJ-2型高级过程控制系统平台上完成本控制系统线路连接和参数调试，得到最佳控制效果。
6.分析仿真结果与实际系统调试结果的差异，巩固所学的知识。
四、进度安排第一周分组；查找资料；对象模型的获取，Matlab仿真第二周系统调试，撰写课程设计报告，答辩五、完成后应上交的材料课程设计报告。
六、总评成绩指导教师签名日期年月日系主任审核日期年月日目录一、被控对象以及仪器仪表的描述二、控制方案选择及其论述，控制系统方框图及其说明三、对象的特性曲线测试，对象的数学模型四、matlab仿真五、控制系统连线示意图及说明，并且记录最佳控制结果的调节器参数以及结果曲线六、心得体会一、被控对象以及仪器仪表的描述1.1系统简介“THJ-2型高级过程控制系统实验装置”是基于工业过程的物理模拟对象，它集自动化仪表技术，计算机技术，通讯技术，自动控制技术为一体的多功能实验装置。
该系统包括流量、温度、液位、压力等热工参数，可实现系统参数辨识，单回路控制，串级控制，前馈—反馈控制，比值控制，解耦控制等多种控制形式。
1.2被控对象由不锈钢储水箱、上、中、下三个串接有机玻璃圆筒形水箱、4.5千瓦电加热锅炉(由不锈钢锅炉内胆加温筒和封闭式外循环不锈钢冷却锅炉夹套构成)、冷热水交换盘管和敷塑不锈钢管道组成。
双闭环比值控制
过程控制工程课程设计报告设计题目：双闭环比值控制目录一.双闭环比值控制系统简介 (3)二.双闭环比值控制系统仿真综合实例 (4)三.双闭环比值控制系统实例步骤及仿真图 (5)四.参考历史文献 (12)五.心得体会 (15)一．双闭环比值控制系统双闭环比值控制系统的特点是在保持比值控制的前提下，主动量和从动量两个流量均构成闭环回路，这样克服了自身流量的干扰，使主、从流量都比较平稳,并使得工艺总负荷也较稳定。
从动量控制回路是随动控制系统，期望系统响应快些，一般按单回路整定；主动量控制回路是定值控制系统，反应速度较慢时有利于从动控制回路的快速跟踪，一般整定为周期过程。
主、从控制回路均选择PI 控制方式。
二.双闭环比值控制系统系统仿真综合实例双闭环比值控制系统的工艺图及控制框图如下图所示。
假设主动控制量控制系统的数学模型和从动控制量控制系统的数学模型为t e s s G 5.1153)(-+=和s e s s s G 5.)120)(110(3)(-++=。
三.双闭环比值控制系统实例及仿真图（1）分析主动量控制系统和从动量控制系统稳定性。
执行该系统的Bode 图得，系统开环稳定，幅值稳定裕量7.05dB ，对应增益为2.25。
（2)选择控制系统结构和调节器形式。
控制系统框图如图下图1所示。
其中k 代表比值，在此设定为4.)(1s GC 和)(2s GC 分别为主动量控制环和从动控制环的控制器，按前述分析取PI 形式。
图1控制系统框图（3)整定主动量回路控制器参数。
仍采用稳定边界法整定系统参数。
设定停止时间为60.0，Relative tolerance设定为1e-5。
仿真图如下图2。
图2主动量回路控制器参数整定仿真图控制Kp不断减小为8.2时，得到等幅振荡图如下图3，放大图为图4，估计出临界振荡周期Tk为4。
Ki=Kp*T/Ti。
图3图4由稳定边界法临界振荡计算公式得Kp=2.2*8.2/10=1.804；Ki=8.2*（4/1.2）/1000=0.333。
(完整版)双闭环比值控制系统---毕业课程设计
《过程控制》课程设计报告题目：双闭环比值控制系统的分析与设计姓名：王飞学号：专业：自动化年级：2010级指导教师：李天华目录1 任务书 11.1设计题目 --- 11.2设计任务 --- 11.3原始数据 --- 21.4设计内容 --- 22 研究背景 33 研究意义 44 研究内容 45 论文组织 55.1衰减曲线法整定主动量回路控制器参数 -- 55.2反应曲线法整定从动量回路控制器参数 -- 85.3双闭环比值控制系统仿真及性能测试 --- 115.4双闭环比值控制系统的抗干扰能力检验 - 136 双闭环比值控制与串级控制的区别，以及各自的优缺点 --- 16 6.1双闭环比值控制与串级控制的区别 ----- 166.2双闭环比值控制的优、缺点 176.3串级控制的优、缺点 ----- 177 总结 178 参考文献 ------ 17附录：双闭环比值控制最终整定结果(Simulink图) 181任务书1.1设计题目双闭环比值控制系统的分析与设计1.2设计任务在现代工业生产过程中，要求两种或多种物料流量成一定比例关系；一旦比例失调，会影响生产的正常进行，影响产品质量，浪费动力，造成环境污染，甚至产生生产事故。
如：燃烧过程中，往往要求燃料量与空气量需按一定比例混合后送入炉膛；制药生产中要求药物和注入剂按比例混合；造纸过程中为保证纸浆浓度，要求自动控制纸浆量和水量比例；水泥配料系统等等。
凡是两个或多个变量自动维持一定比值关系的过程控制系统，统称为比值控制系统。
主动量：起主导作用而又不可控的物料流量Q1；从动量---跟随主动量而变化的物料流量Q2；比例系数：k=在生产过程中，根据工艺过程容许的负荷波动幅度、干扰因素的性质和产品质量的要求不同，实现对两种物料流量比值的控制方案也不同：开环比值控制系统、单闭环比值控制系统、双闭环比值控制系统、变比值控制系统。
双闭环比值控制系统是由一个定值控制的主动量控制回路和一个跟随主动量变化的从动量随动控制回路组成，其流程图和方框图分别如图 1和图2所示。
双闭环流量比值控制系统设计
目录摘要 (1)双闭环流量比值控制系统设计 (2)1、双闭环比值控制系统的原理与结构组成 (2)2、课程设计使用的设备 (3)3、比值系数的计算 (4)4、设备投运步骤以及实验曲线结果 (5)5、总结 (16)6、参考文献 (17)摘要在许多生产过程中，工艺上常常要求两种或者两种以上的物料保持一定的比例关系。
一旦比例失调，会影响生产的正常进行，造成产量下降，质量降低，能源浪费，环境污染，甚至造成安全事故。
这种自动保持两个或多个参数间比例关系的控制系统就是比值控制所要完成的任务。
因此比值控制系统就是用于实现两个或两个以上物料保持一定比例关系的控制系统。
需要保持一定比例关系的两种物料中，总有一种起主导作用的物料，称这种物料为主物料，另一种物料在控制过程中跟随主物料的变化而成比例的变化，这种无物料成为从物料。
由于主，从物料均为流量参数，又分别成为主物料流量和从物料流量，通常，主物料流量用Q1表示，从物料流量用Q2表示，工艺上要求两物料的比值为K，即K=Q2/Q1.在比值控制精度要求较高而主物料Q1又允许控制的场合，很自然就想到对主物料也进行定值控制，这就形成了双闭环比值系统。
在双闭环比值系统中，当主物料Q1受到干扰发生波动时，主物料回路对其进行定值控制，使从物料始终稳定在设定值附近，因此主物料回路是一个定值控制系统，而从物料回路是一个随动控制系统，主物料发生变化时，通过比值器的输出，使从物料回路控制器的设定值也发生变化，从而使从物料随着主物料的变化而成比例的变化。
当从物料Q2受到干扰时，和单闭环控制系统一样，经过从物料回路的调节，使从物料稳定在比值器输出值上。
双闭环比值控制系统由于实现了主物料Q1的定值控制，克服了干扰的影响，使主物料Q1变化平稳。
当然与之成比例的从物料Q2变化也将比较平稳。
根据双闭环比值控制系统的优点，它常用在主物料干扰比较频繁的场合，工艺上经常需要升降负荷的场合以及工艺上不允许负荷有较大波动的场合。
课程设计 双闭环流量比值控制系统
一．设计任务分析1.1设计任务的描述在了解、熟悉和掌握双闭环流量比值控制系统的工艺流程和生产过程的静态和动态特性的基础之上，根据生产过程对控制系统所提出的安全性、经济性和稳定性要求，应用控制理论对控制系统进行分析和综合，最后采用计算机控制技术予以实现。
1.2设计的目的通过对一个完整的生产过程控制系统的课程设计，使我们进一步加深对《过程控制系统》课程中所学内容的理解和掌握，提高我们将《过程检测与控制仪表》、《自动控制原理》、《微机控制技术》和《过程工程基础》等课程中所学到知识综合应用的能力。
锻炼学生的综合知识应用能力，让学生了解一般工程系统的设计方法、步骤，系统的集成和投运。
从而培养学生分析问题和解决问题的能力。
1.3设计的要求1.从组成、工作原理上对工业型流量传感器、执行机构有一深刻的了解和认识。
2.分析控制系统各个环节的动态特性，从实验中获得各环节的特性曲线，建立被控对象的数学模型。
3.根据其数学模型，选择被控规律和整定调节器参数。
4.在Matlab上进行仿真，调节控制器参数，获得最佳控制效果。
5.了解和掌握自动控制系统设计与实现方法，并在THJ-2型高级过程控制系统平台上完成本控制系统线路连接和参数调试，得到最佳控制效果。
6.分析仿真结果与实际系统调试结果的差异，巩固所学的知识。
1.4本次设计的具体要求1.控制电磁阀的开度实现流量的单闭环的PI调节。
2.通过变频器控制电磁阀运行实现流量的单闭环的PI调节3.用比例控制系统使副回路的流量跟踪主回路的流量，满足一定的工艺生产要求二．总体设计方案2.1方案论证根据实际生产情况，比值控制系统可以选择不同的控制方案，比值控制系统的控制方案主要有开环比值控制系统，单闭环比值控制系统，双闭环比值控制系统几种。
方案一：单闭环控制系统原理设计的系统框图如图2.1所示。
图2.1 单闭环流量比值控制系统原理图单闭环流量比值控制系统与串级控制系统相似，但功能不同。
可见，系统中没有主对象和主调节器，这是单闭环比值控制系统在结构上与串级控制不同的地方，串级控制中的副变量是调节变量到被控变量之间总对象的一个中间变量，而在比值控制中，副流量不会影响主流量，这是两者本质上的区别。
双闭环控制系统设计
电力拖动自动控制系统课程设计报告课程设计名称：电力拖动自动控制系统课程设计题目：双闭环控制系统设计学生姓名：董长青专业：电气自动化技术专业班级：Z070303学号：Z07030330指导教师：姬宣德日期：2010年03月10日摘要随着现代工业的发展，在调速领域中，双闭环控制的理念已经得到了越来越广泛的认同与应用。
相对于单闭环系统中不能随心所欲地控制电流和转矩的动态过程的弱点。
双闭环控制则很好的弥补了他的这一缺陷。
双闭环控制可实现转速和电流两种负反馈的分别作用，从而获得良好的静，动态性能。
其良好的动态性能主要体现在其抗负载扰动以及抗电网电压扰动之上。
正由于双闭环调速的众多优点，所以在此有必要对其最优化设计进行深入的探讨和研究。
本次课程设计目的就是旨在对双闭环进行最优化的设计。
SummaryWith the development of modern industry, in the speed area, the concept of dual-loop control has been increasingly widespread recognition and application.Relative to the single closed-loop system can not arbitrarily control the dynamic process of current and torque weakness. Double closed-loop control is very good to make up for this shortcoming of his.Double-loop speed and current control can achieve the difference of two negative feedback effect, thus get a good static and dynamic performance. The good dynamic performance mainly reflected in its anti-disturbance and anti-grid load over voltage disturbance. Precisely because of the many advantages of Double Closed Loop, so here it is necessary to optimize the design of its depth discussion and study. This course is designed to designed to optimize the double loop design.目录一．课程设计设计说明书41.1系统性能指标1.2整流电路41.3触发电路的选择和同步51.4双闭环控制电路的工作原理6二. 设计计算书72.1整流装置的计算72.1.1变压器副方电压72.1.2变压器和晶闸管的容量82.1.3平波电抗器的电感量82.1.4晶闸管保护电路92.2 控制电路的计算102.2.1已知参数102.2.2预选参数112.2.3最佳典型II型速度环的计算142.3系统性能指标的分析计算152.3.1静态指标的计算152.3.2动态跟随指标的计算162.3.3动态抗扰动指标的计算16三、心得体会四、附录五．参考文献18一、课程设计设计说明书1.1系统性能指标调速范围D>10静差率s<5%电流超调量<5%空载起动到额定转速的超调量<10%，调整时间<1s当负载变化20%的额定值，电网波动10%额定值时，最大动态速降<10%,动态恢复时间<0.3s1.2整流电路本次课程设计的整流主电路采用的是三相桥式全控整流电路，它可看成是由一组共阴接法和另一组共阳接法的三相半波可控整流电路串联而成。
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《过程控制》课程设计报告题目：双闭环比值控制系统的分析与设计姓名：王飞学号：专业：自动化年级：2010级指导教师：李天华目录1 任务书 11.1设计题目 --- 11.2设计任务 --- 11.3原始数据 --- 21.4设计内容 --- 22 研究背景 33 研究意义 44 研究内容 45 论文组织 55.1衰减曲线法整定主动量回路控制器参数 -- 55.2反应曲线法整定从动量回路控制器参数 -- 85.3双闭环比值控制系统仿真及性能测试 --- 115.4双闭环比值控制系统的抗干扰能力检验 - 136 双闭环比值控制与串级控制的区别，以及各自的优缺点 --- 16 6.1双闭环比值控制与串级控制的区别 ----- 166.2双闭环比值控制的优、缺点 176.3串级控制的优、缺点 ----- 177 总结 178 参考文献 ------ 17附录：双闭环比值控制最终整定结果(Simulink图) 181任务书1.1设计题目双闭环比值控制系统的分析与设计1.2设计任务在现代工业生产过程中，要求两种或多种物料流量成一定比例关系；一旦比例失调，会影响生产的正常进行，影响产品质量，浪费动力，造成环境污染，甚至产生生产事故。
如：燃烧过程中，往往要求燃料量与空气量需按一定比例混合后送入炉膛；制药生产中要求药物和注入剂按比例混合；造纸过程中为保证纸浆浓度，要求自动控制纸浆量和水量比例；水泥配料系统等等。
凡是两个或多个变量自动维持一定比值关系的过程控制系统，统称为比值控制系统。
主动量：起主导作用而又不可控的物料流量Q1；从动量---跟随主动量而变化的物料流量Q2；比例系数：k=在生产过程中，根据工艺过程容许的负荷波动幅度、干扰因素的性质和产品质量的要求不同，实现对两种物料流量比值的控制方案也不同：开环比值控制系统、单闭环比值控制系统、双闭环比值控制系统、变比值控制系统。
双闭环比值控制系统是由一个定值控制的主动量控制回路和一个跟随主动量变化的从动量随动控制回路组成，其流程图和方框图分别如图 1和图2所示。
通过主动量控制回路能克服主动量干扰，实现对主动量的定值控制；通过从动量控制回路抑制作用于从动量回路的干扰，从而使主、从动量均比较稳定，能保持在一定的比值，使总物料量保持稳定。
双闭环比值控制系统常用于负荷变化或总的物料变化比较平稳的工业生产过程。
本次设计要求设计一个双闭环比值控制系统。
图 1 双闭环比值控制系统流程图 图 2 双闭环比值控制系统方框图1.3原始数据(1)要求比值控制系统的从动量跟随主动量变化而变化，其中两个流量仪表的信号比值系数：k==4;(2)主对象广义传递函数为：;(3)从对象广义传递函数为： ;(4)主动量回路和副动量回路均采用PI 控制规律;(5)主动量每隔100s变化，幅值分别为[3 1 4 2 1].1.4设计内容1、采用衰减曲线法整定主动量回路控制器参数；2、采用反应曲线法整定从动量回路控制器参数；3、在MATLABSIMULINK环境中建立双闭环比值控制系统，并投入运行，估计系统阶跃响应曲线的超调量、上升时间和过渡过程时间；4、检验双闭环比值控制系统的抗干扰能力：主动量和从动量分别改变10%，检验系统的抗干扰能力。
5、分析双闭环比值控制与串级控制的区别，以及各种的优缺点。
2研究背景在现代工业生产过程中，要求两种或多种物料流量成一定比例关系；一旦比例失调，会影响生产的正常进行，影响产品质量，浪费动力，造成环境污染，甚至产生生产事故。
如：燃烧过程中，往往要求燃料量与空气量需按一定比例混合后送入炉膛；制药生产中要求药物和注入剂按比例混合；造纸过程中为保证纸浆浓度，要求自动控制纸浆量和水量比例；水泥配料系统等等。
凡是两个或多个变量自动维持一定比值关系的过程控制系统，统称为比值控制系统。
主动量：起主导作用而又不可控的物料流量Q1；从动量---跟随主动量而变化的物料流量Q2；比例系数：k=在生产过程中，根据工艺过程容许的负荷波动幅度、干扰因素的性质和产品质量的要求不同，实现对两种物料流量比值的控制方案也不同：开环比值控制系统、单闭环比值控制系统、双闭环比值控制系统、变比值控制系统。
双闭环比值控制系统是由一个定值控制的主动量控制回路和一个跟随主动量变化的从动量随动控制回路组成，其流程图和方框图分别如图 3 和图4所示。
通过主动量控制回路能克服主动量干扰，实现对主动量的定值控制；通过从动量控制回路抑制作用于从动量回路的干扰，从而使主、从动量均比较稳定，能保持在一定的比值，使总物料量保持稳定。
双闭环比值控制系统常用于负荷变化或总的物料变化比较平稳的工业生产过程。
图 3 双闭环比值控制系统流程图图 4 双闭环比值控制系统方框图3研究意义通过Matlab软件仿真双闭环比值控制系统，从而掌握双闭环比值控制系统的基本概念，组成结构；通过仿真，掌握双闭环比值控制系统主动量回路和从动量控制回路的参数整定。
掌握工程软件Matlab软件的使用，为将来更深入的学习提供便利。
4 研究内容图 5 双闭环比值控制系统方框图在MATLABSIMULINK环境整定双闭环比值控制系统控制参数，其系统方框图如图5所示原始数据：(1)要求比值控制系统的从动量跟随主动量变化而变化，其中两个流量仪表的信号比值系数：k==4;(4)主对象广义传递函数为：;(5)从对象广义传递函数为：;(4)主动量回路和副动量回路均采用PI 控制规律;(5)主动量每隔100s变化，幅值分别为[3 1 4 2 1].具体设计设计内容如下：1、采用衰减曲线法整定主动量回路控制器参数；2、采用反应曲线法整定从动量回路控制器参数；3、在 MATLABSIMULINK 环境中建立双闭环比值控制系统，并投入运行，估计系统阶跃响应曲线的超调量、上升时间和过渡过程时间；4、检验双闭环比值控制系统的抗干扰能力：主动量和从动量分别改变 10%，检验系统的抗干扰能力。
5、分析双闭环比值控制与串级控制的区别，以及各种的优缺点。
5 论文组织按照整定双闭环比值控制系统的过程进行论文组织，每个整定部分都有详细的整定过程，响应曲线，测量参数以及结果分析，若在整定过程中出现问题，均有记录解决方法、体会、经验。
5.1衰减曲线法整定主动量回路控制器参数(1)在Simulink 中建立主动量回路闭环系统，在纯比例控制器的作用下给定单位阶跃响应。
如图1所示。
TransportDelay315s+1Transfer FcnStepS-K-Gain图 6 主动量回路闭环系统框图图7 输入为单位阶跃响应图8 主对象广义传递函数一阶惯性环节设定图 9 主对象广义传递函数延迟时间设定(2)置比例控制器的比例带δ为较大的数值，即比例增益K 为较小的数值。
对设定值施加一个阶跃扰动，然后观察系统的响应。
若响应振荡太快，就减小比例带δ；反之，则增大比例带δ。
如此反复，知道出现衰减比n=4:1的振荡过程。
记录下此时的比例带（记为），以及响应的衰减振荡周期。
(3)当δ=1.189时，出现衰减比n=4:1的振荡过程：如图11所示TransportDelay315s+1Transfer FcnStepScope1.189Gain图 10 主动量回路闭环系统框图K=1.189图 11 输出为n=4:1的振荡比例带： =1.189衰减振荡周期：Ts=36.42-12.42=24s衰减比：n=(1.2491-0.7810)(0.8979-0.7810)=4.0043代入衰减曲线法整定计算公式（表1），得PI 控制器的参数为(衰减率Ψ=0.75为指标）：Kp=1δ=1(1.2)=1.189÷1.2=0.9908 =0.5=0.5×24=12s控制规则控制器参数δT I T D P PI 1.2 0.5 PID0.80.30.1表格 1 衰减曲线法整定计算公式（Ψ=0.75）(4)将Kp=0.9908， =12s 置入PI 控制器中，给定阶跃响应，观察响应。
同时调整参数，知道响应曲线满意为止。
TransportDelay112s Transfer Fcn1315s+1Transfer FcnStepScope0.9908GainAdd图 12 整定后的主动量回路闭环系统框图图 13 主动量回路阶跃响应主动量回路性能指标： 超调量 （1.5973-1）1=59.73%衰减率 ((1.5973-1)-(1.255-1))(1.5973-1)=79% 调整时间49.194s结论：由衰减曲线法整定的PI 参数能够得到较满意的性能指标5.2反应曲线法整定从动量回路控制器参数(1)如图14所示，对给定的从对象广义传递函数进行单位阶跃响应测试，测取从对象广义过程的比例增益，延迟时间，时间常数；TransportDelay310s+1Transfer Fcn2120s+1Transfer FcnStepScope图 14 从对象广义过程图 15 从对象广义过程开环单位阶跃响应(2)观察响应曲线，可知系统由自衡能力，且=3；根据两点计算法公式得延迟时间，时间常数： ,; ,; ,; ,; ,;s t t T 705.24)25.2172.37(5.1)(5.11201=-⨯=-=; s t t T 916.23)762.2572.37(2)(23202=-⨯=-=; s t t T 746.212.1/)04.33135.59(2.1/)(4503=-=-=时间常数:s T T T T 456.233/)746.21916.23705.24(3/)(0302010=++=++=;s t t 809.7)72.3725.213(3.0)3(3.01201=-⨯⨯=-=τ; s t t 804.1372.37762.25222302=-⨯=-=τ;s t t 64.155.1/)135.5904.335.2(5.1/)5.2(5403=-⨯=-=τ;延迟时间：s 418.12)64.15804.13809.7(3/)(0302010=++=++=ττττ. 综上： =3，，.(3)由自衡过程的整定计算公式Ψ=0.75(表2)，得控制器的PI 参数为：529.0456.23/418.12/00==T τ；比例度：1037.36.0456.23418.1208.0456.23418.1236.26.008.06.26.008.06.200000000=+-⨯⨯=+-∙=+-∙=T T K T T ττττρδ；比例增益：；积分时间：s T T I 7648.18456.238.08.00=⨯==调节规律G C （s ）≤0.20.2≤≤1.5δT IT DδT IT DPPI3.3τ0.8 T 0PID2τ0.5τ0.81T 0+0.19τ0.25T 1表2 ψ=0.75过程有自衡能力时的整定计算公式（4）将置入PI 控制器中，给定阶跃响应，观察响应。