檢測(cè)技術(shù)及過程控制設(shè)計(jì)任務(wù)書

1、-. z.目錄TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc26452 檢測(cè)技術(shù)與過程控制設(shè)計(jì)任務(wù)書 PAGEREF _Toc26452 2 HYPERLINK l _Toc10757 系統(tǒng)概況： PAGEREF _Toc10757 2 HYPERLINK l _Toc23574 系統(tǒng)參數(shù) PAGEREF _Toc23574 2 HYPERLINK l _Toc21801 要求： PAGEREF _Toc21801 3 HYPERLINK l _Toc785 檢測(cè)技術(shù)與過程控制設(shè)計(jì)報(bào)告 PAGEREF _Toc785 5 HYPERLINK l _Toc6436 SIMULINK

2、簡(jiǎn)介 PAGEREF _Toc6436 5 HYPERLINK l _Toc30195 設(shè)計(jì)原理圖 PAGEREF _Toc30195 5 HYPERLINK l _Toc18202 系統(tǒng)參數(shù) PAGEREF _Toc18202 6 HYPERLINK l _Toc3803 仿真 PAGEREF _Toc3803 6 HYPERLINK l _Toc28715 調(diào)節(jié)器參數(shù)整定 PAGEREF _Toc28715 11檢測(cè)技術(shù)與過程控制設(shè)計(jì)任務(wù)書題目C：*溫度控制系統(tǒng)的MATLAB仿真系統(tǒng)概況：設(shè)*溫度控制系統(tǒng)方塊圖如圖：圖中Gc(s)、Gv(s)、Go(s)、Gm(s)、分別為調(diào)節(jié)器、執(zhí)行器、

3、過程對(duì)象及溫度變送器的傳遞函數(shù)；電動(dòng)溫度變送器測(cè)量*圍量程為50100OC，調(diào)節(jié)器輸出信號(hào)為420mA。Gf(s)為干擾通道的傳遞函數(shù)。系統(tǒng)參數(shù)要求：驗(yàn)證性仿真1分別建立仿真構(gòu)造圖，進(jìn)展以下仿真，并求出主要性能指標(biāo)： 控制器為比例控制，其比例度分別為10、20、50、100、200時(shí)，系統(tǒng)廣義對(duì)象輸出z(t)的過渡過程； 控制器為比例積分控制，其比例度20，積分時(shí)間分別為TI1min、3min、5min、10min時(shí)，z(t)的過渡過程； 控制器為比例積分微分控制，其比例度10，積分時(shí)間TI5min，微分時(shí)間TD = 0.2min時(shí)，z(t)的過渡過程。2對(duì)以上仿真結(jié)果進(jìn)展分析比對(duì)，得出結(jié)論。

4、2、調(diào)節(jié)器參數(shù)整定分別針對(duì)PI、PID控制規(guī)律，采用穩(wěn)定邊界法，基于MATLAB仿真整定調(diào)節(jié)器3、撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告。【注】：調(diào)節(jié)器比例帶的說明比例控制規(guī)律的輸出p(t)與輸入偏差信號(hào)e(t)之間的關(guān)系為式中，Kc叫作控制器的比例系數(shù)。在過程控制儀表中，一般用比例度來表示比例控制作用的強(qiáng)弱。比例度定義為式中，(zma*-zmin)為控制器輸入信號(hào)的變化*圍，即量程；(pma*-pmin)為控制器輸出信號(hào)的變化*圍。檢測(cè)技術(shù)與過程控制設(shè)計(jì)報(bào)告SIMULINK簡(jiǎn)介 SIMULINK是MATLAB下的一個(gè)用來對(duì)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)進(jìn)展建模、仿真和分析的軟件包。它支持連續(xù)、離散、及兩者混合的線性和非線性系統(tǒng)，同時(shí)也支持

5、具有不同局部擁有不同采樣率的多種采樣速率的系統(tǒng)仿真。并能直觀、快速地分析系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)和穩(wěn)態(tài)性能，還可靈活的改變系統(tǒng)的構(gòu)造和參數(shù)，通過快速、直觀的仿真到達(dá)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。SIMULINK擁有信號(hào)源、接收、連續(xù)系統(tǒng)、離散系統(tǒng)、數(shù)學(xué)運(yùn)算等十幾個(gè)模塊庫，這些模塊庫中的模塊可直接使用，按系統(tǒng)各局部相互連接組成系統(tǒng)的仿真模型。設(shè)計(jì)原理圖溫度控制系統(tǒng)方塊圖圖中Gc(s)、Gv(s)、Go(s)、Gm(s)、分別為調(diào)節(jié)器、執(zhí)行器、過程對(duì)象及溫度變送器的傳遞函數(shù)；電動(dòng)溫度變送器測(cè)量*圍量程為50100OC，調(diào)節(jié)器輸出信號(hào)為420mA。Gf(s)為干擾通道的傳遞函數(shù)。系統(tǒng)參數(shù)仿真驗(yàn)證性仿真一控制器為比例控制，其比例

6、度分別為10、20、50、100、200時(shí)，系統(tǒng)廣義對(duì)象輸出z(t)的過渡過程；結(jié)論：從圖中可以看出，隨著比例度的增大，系統(tǒng)曲線的震蕩性減弱，對(duì)輸入的反響速度明顯降低。但就比例環(huán)節(jié)來說，它對(duì)誤差的反響速度比擬快，有誤差才會(huì)發(fā)揮比例環(huán)節(jié)的特點(diǎn)。驗(yàn)證性仿真二控制器為比例積分控制，其比例度20，積分時(shí)間分別為TI1min、3min、5min、10min時(shí)，z(t)的過渡過程；結(jié)論：比例度確定，隨著積分時(shí)間的增大，系統(tǒng)過渡過程時(shí)間減小，震蕩性減弱。相比擬比例環(huán)節(jié)，系統(tǒng)輸出更容易控制。積分環(huán)節(jié)主要起到消除余差，是控制系統(tǒng)中使用較為廣泛的控制規(guī)律。驗(yàn)證性仿真三控制器為比例積分微分控制，其比例度10，積分時(shí)

7、間TI5min，微分時(shí)間TD = 0.2min時(shí)，z(t)的過渡過程。結(jié)論：比例積分微分可以消除余差，微分作用可以提供系統(tǒng)的穩(wěn)定性，它適用于控制通道時(shí)間常數(shù)或容量滯后較大、控制要求較高的場(chǎng)合。但比例積分微分的控制作用必須在一定條件下才可以使用，并不是所有的控制規(guī)律都可以選擇比例積分微分控制。調(diào)節(jié)器參數(shù)整定PID參數(shù)整定步驟：1將調(diào)節(jié)器積分時(shí)間設(shè)定為無窮大、微分時(shí)間設(shè)定為零即Ti，Td0，比例度適當(dāng)取值，調(diào)節(jié)系統(tǒng)按純比例作用投入。穩(wěn)定后，適當(dāng)減小比例度，在外界干擾作用下，觀察過程變化情況，尋取系統(tǒng)等幅振蕩臨界狀態(tài)，得到臨界參數(shù)。2根據(jù)臨界比例度k和為臨界周期Tk，按下表計(jì)算出調(diào)節(jié)器參數(shù)整定值調(diào)節(jié)規(guī)律調(diào)節(jié)器參數(shù)比例度，單位：積分時(shí)間Ti，單位：min微分時(shí)間Td，單位：minP2kPI2.2k0.85TkPID1.7k0.5Tk0.125Tk臨界比例度法PID參數(shù)整定經(jīng)歷公式3將計(jì)算所得的調(diào)節(jié)器參數(shù)輸入調(diào)節(jié)器后再次運(yùn)行調(diào)節(jié)系統(tǒng)，觀察過程變化情況。多數(shù)情況下系統(tǒng)均能穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，如果還未到達(dá)理