過程控制課程設(shè)計(jì)報(bào)告書

1、<p>　　過程控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　課程設(shè)計(jì)任務(wù)說明...................................</p><p>　　二．被控對(duì)象特想分析...................................

2、 </p><p>　　三．壓力P2定值調(diào)節(jié)...................................</p><p>　　1.系統(tǒng)原理圖.................................................</p><p>　　2.系統(tǒng)工藝流程圖........

3、.....................................</p><p>　　四．水箱液位L1定值調(diào)節(jié)...............................</p><p>　　1.系統(tǒng)原理圖.................................................</p><p>　　2.系統(tǒng)工藝流程圖......

4、.......................................</p><p>　　鍋爐流動(dòng)水溫度T1調(diào)節(jié)串級(jí)出水流量F2調(diào)節(jié)...................</p><p>　　1.系統(tǒng)原理圖..................................................</p><p>　　2.系統(tǒng)工藝流程圖......

5、........................................</p><p>　　系統(tǒng)儀表選型................................................</p><p>　　查閱資料....................................................</p><p>　　總

6、結(jié)........................................................</p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)任務(wù)說明</b></p><p>　　“過程控制課程設(shè)計(jì)”是“過程控制”課程的一個(gè)重要組成部分。通過實(shí)際題目、控制方案的選擇、工程圖紙的繪制等基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生理論與實(shí)踐相結(jié)合能力、工程設(shè)計(jì)能力、創(chuàng)新能力，

7、完成工程師基本技能訓(xùn)練。</p><p><b>　　（一)</b></p><p>　　查閱資料，綜述近幾年工業(yè)生產(chǎn)中，PID控制以及自適應(yīng)控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、模糊控制等智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，并具體例舉PID和先進(jìn)控制技術(shù)的結(jié)合。（約2000字、題目自選）</p><p>　?。ǘ┻^程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求</p><p&

8、gt;<b>　　（a）設(shè)計(jì)題目</b></p><p>　　水箱液位L1定值調(diào)節(jié)之二（VC1作出水量執(zhí)行器）</p><p>　　壓力P2定值調(diào)節(jié)之四（用水泵作水源、VC2作執(zhí)行器的并聯(lián)式壓力調(diào)節(jié)）</p><p>　　鍋爐流動(dòng)水溫度T1調(diào)節(jié)串級(jí)出水流量F2調(diào)節(jié)</p><p><b>　?。╞）設(shè)計(jì)內(nèi)容&l

9、t;/b></p><p>　　過程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)是為實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動(dòng)化，應(yīng)用圖紙資料和文字資料來表達(dá)設(shè)計(jì)思想和工程實(shí)現(xiàn)方法。設(shè)計(jì)分為兩個(gè)階段：</p><p><b>　　1.設(shè)計(jì)前期工作</b></p><p>　　1）查閱資料，對(duì)被控對(duì)象動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行分析，確定控制系統(tǒng)的被調(diào)量和調(diào)節(jié)量；</p><p>　　2）

10、 確定自動(dòng)化水平，包括確定自動(dòng)控制范圍、控制質(zhì)量指標(biāo)、報(bào)警設(shè)限及手自動(dòng)切換水平；</p><p>　　3）提出儀表選型原則，包括測(cè)量、變送、調(diào)節(jié)及執(zhí)行儀表的選型。</p><p><b>　　2.設(shè)計(jì)工作</b></p><p>　　1）根據(jù)對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行的分析，確定系統(tǒng)自動(dòng)控制結(jié)構(gòu)，完成控制系統(tǒng)原理圖；</p><

11、;p>　　2）根據(jù)確定控制設(shè)備和測(cè)量取樣點(diǎn)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，完成控制系統(tǒng)工藝流程圖（PID圖）；</p><p>　　3）根據(jù)確定的自動(dòng)化水平和系統(tǒng)功能，選擇控制儀表，完成控制系統(tǒng)圖（包括系統(tǒng)功能圖和系統(tǒng)邏輯圖）；</p><p>　　4）對(duì)所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)進(jìn)行仿真試驗(yàn)，并進(jìn)行調(diào)節(jié)器參數(shù)整定；</p><p>　　5）編寫設(shè)計(jì)說明書：</p><p&

12、gt;　　1.提出控制系統(tǒng)的基本任務(wù)和要求；</p><p>　　2.被控對(duì)象動(dòng)態(tài)特性分析；</p><p>　　3.選擇控制系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)，畫控制原理圖；</p><p>　　4.選擇測(cè)點(diǎn)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)畫控制系統(tǒng)工藝流程圖；</p><p>　　5.選擇控制儀表，畫圖（標(biāo)出調(diào)節(jié)器作用方向）；</p><p>　　6.根據(jù)控

13、制原理圖，進(jìn)行控制系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)，控制器參數(shù)整定；</p><p><b>　　7.設(shè)計(jì)總結(jié)。</b></p><p><b>　　（c）繪制設(shè)計(jì)圖</b></p><p><b>　　1.系統(tǒng)控制原理圖</b></p><p>　　控制原理圖應(yīng)反映控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。</p&

14、gt;<p>　　2.管道及儀表流程（PID）（工藝控制流程圖）</p><p>　　管道儀表流程圖畫法規(guī)定</p><p>　　管道及儀表流程圖適用于生產(chǎn)工藝裝置，是用圖示的方法把工藝流程所需的全部設(shè)備、機(jī)器、管道及管件和儀表表示出來。它是設(shè)計(jì)和施工的依據(jù)，也是運(yùn)行和檢修的指南。</p><p>　　2．管道及儀表流程圖安裝比例。</p>

15、<p>　　1）一般設(shè)備（機(jī)器）圖只取相對(duì)比例。</p><p>　　2）實(shí)際尺寸大設(shè)備（機(jī)器），適用縮小。</p><p>　　3） 實(shí)際尺寸過小適當(dāng)放大。</p><p>　　4）可相對(duì)示意出各設(shè)備位置的高低。</p><p>　　5） 整個(gè)圖面要協(xié)調(diào)、美觀。</p><p>&l

16、t;b>　　3．  圖線：</b></p><p>　　1）工藝物料線用粗實(shí)線。</p><p>　　2）設(shè)備、閥門用細(xì)實(shí)線。</p><p><b>　　3）其余用細(xì)實(shí)線。</b></p><p>　　4. 繪出和標(biāo)注全部有關(guān)的檢測(cè)點(diǎn)，調(diào)節(jié)系統(tǒng)。</p><p>　　

17、5. 符號(hào)、代號(hào)、表示方法符合自控專業(yè)要求。（過程檢測(cè)、控制流程圖、圖形符號(hào)和文字代號(hào)）。</p><p>　　火電廠熱工控制常用熱工量字母代號(hào)</p><p>　　被控對(duì)象動(dòng)態(tài)特性分析</p><p>　　水箱液位定制控制系統(tǒng)：</p><p>　　控制變量為出水流量，被控變量為水箱水位</p><p>　　出水流量

18、控制器根據(jù)給定值給出出水流量控制電動(dòng)閥控制指令，從而控制水箱液位，水箱液位傳感器采集水箱液位值，反饋到出水流量控制器，與給定值進(jìn)行比較后得出殘差信號(hào)再次輸出給進(jìn)水流量控制電動(dòng)閥，控制水箱液位，從而達(dá)到水箱液位為定制的目的。</p><p><b>　　壓力定制控制系統(tǒng)：</b></p><p>　　控制變量為出水流量，被控變量為出水壓力。</p><

19、;p>　　出水流量控制器根據(jù)給定值給出出水流量控制電動(dòng)閥質(zhì)量，從而控制出水壓力，出水壓力傳感器采集出水壓力值，反饋到出水流量控制器，與給定值進(jìn)行比較后得出的殘差信號(hào)再次給出水流量控制電動(dòng)閥，控制出水壓力，從而達(dá)到出水壓力為定值的目的。</p><p><b>　　串級(jí)控制系統(tǒng)：</b></p><p>　　住被控變量為鍋爐流動(dòng)水溫，福被控變量為出水流量</

20、p><p>　　鍋爐流動(dòng)水溫度控制器把控制信號(hào)給出水流量控制器，副回路中，出水流量控制器根據(jù)給定值給出出水流量控制電動(dòng)閥控制指令，從而控制出水壓力，出水壓力傳感器采集出水壓力值，反饋到出水流量控制器，與給定值進(jìn)行比較后得出的殘差信號(hào)再次輸出給進(jìn)水流量控制電動(dòng)閥，控制出水壓力；主回路中，出水流量影響鍋爐流動(dòng)水溫溫度，鍋爐流動(dòng)水溫度傳感器采集鍋爐流動(dòng)水溫度，反饋到鍋爐流動(dòng)水溫度，反饋到鍋爐流動(dòng)水溫度控制器，與最初的給定值

21、進(jìn)行比較后得出的殘差信號(hào)再次輸出給出水流量控制器的發(fā)揮路控制出水流量，從而達(dá)到控制鍋爐劉鼎水溫度的目的。 </p><p><b>　　壓力P2定值調(diào)節(jié)</b></p><p>　　1.壓力定值控制系統(tǒng)原理圖：</p><p>　　控制變量為出水流量，被控變量為出水壓力。</p><p>　　出水流量控制器根據(jù)給定值

22、給出出水流量控制電動(dòng)閥質(zhì)量，從而控制出水壓力，出水壓力傳感器采集出水壓力值，反饋到出水流量控制器，與給定值進(jìn)行比較后得出的殘差信號(hào)再次給出水流量控制電動(dòng)閥，控制出水壓力，從而達(dá)到出水壓力為定值的目的。</p><p>　　2.壓力定值控制系統(tǒng)工藝流程圖：</p><p>　　四.水箱液位L1定值調(diào)節(jié)</p><p>　　水箱液位控制系統(tǒng)原理圖：</p>

23、<p>　　控制變量為出水流量，被控變量為水箱水位。</p><p>　　出水流量控制器根據(jù)給定值給出出水流量控制電動(dòng)閥控制指令，從而控制水箱液位，水箱液位傳感器采集水箱液位值，反饋到出水流量控制器，與給定值進(jìn)行比較后得出殘差信號(hào)再次輸出給進(jìn)水流量控制電動(dòng)閥，控制水箱液位，從而達(dá)到水箱液位為定制的目的。</p><p>　　水箱液位控制系統(tǒng)工藝流程圖</p>&l

24、t;p>　　鍋爐流動(dòng)水溫度T1調(diào)節(jié)串級(jí)出水流量F2調(diào)節(jié)的流程圖</p><p>　　1.串級(jí)控制系統(tǒng)原理圖：</p><p>　　主被控變量為鍋爐流動(dòng)水溫，福被控變量為出水流量。</p><p>　　鍋爐流動(dòng)水溫度控制器把控制信號(hào)給出水流量控制器，副回路中，出水流量控制器根據(jù)給定值給出出水流量控制電動(dòng)閥控制指令，從而控制出水壓力，出水壓力傳感器采集出水壓力值，

25、反饋到出水流量控制器，與給定值進(jìn)行比較后得出的殘差信號(hào)再次輸出給進(jìn)水流量控制電動(dòng)閥，控制出水壓力；主回路中，出水流量影響鍋爐流動(dòng)水溫溫度，鍋爐流動(dòng)水溫度傳感器采集鍋爐流動(dòng)水溫度，反饋到鍋爐流動(dòng)水溫度，反饋到鍋爐流動(dòng)水溫度控制器，與最初的給定值進(jìn)行比較后得出的殘差信號(hào)再次輸出給出水流量控制器的發(fā)揮路控制出水流量，從而達(dá)到控制鍋爐劉鼎水溫度的目的。 </p><p>　　2.串級(jí)控制系統(tǒng)工藝流程圖：</p&

26、gt;<p><b>　　控制儀表的選型</b></p><p><b>　　先進(jìn)控制技術(shù)</b></p><p>　　所謂先進(jìn)控制技術(shù)(Advanced Process Control，APC)，是對(duì)那些不同于常規(guī)單回路控制，并比常規(guī)PID控制有更好控制效果的控制策略的統(tǒng)稱?，F(xiàn)代復(fù)雜的工業(yè)生產(chǎn)過程，通過實(shí)施先進(jìn)控制，可以大大提高工

27、業(yè)生產(chǎn)過程操作和控制的穩(wěn)定性，改善工業(yè)生產(chǎn)過程的動(dòng)態(tài)性能，減少關(guān)鍵變量的運(yùn)行波動(dòng)幅度，使其更接近于優(yōu)化目標(biāo)值，從而將工業(yè)生產(chǎn)過程推向更接近裝置約束邊界條件下運(yùn)行，最終達(dá)到增強(qiáng)工業(yè)生產(chǎn)過程的穩(wěn)定性和安全性，保證產(chǎn)品質(zhì)量的均勻性，提高目標(biāo)產(chǎn)品的收率，提高生產(chǎn)裝置的處理能力，降低生產(chǎn)過程運(yùn)行成本以及減少環(huán)境污染等目的。本文將簡要介紹常用的行之有效的一些先進(jìn)控制方法及其在流程工業(yè)中的應(yīng)用。</p><p>　　模型預(yù)測(cè)控

28、制 模型預(yù)測(cè)控制是一種基于模型的閉環(huán)優(yōu)化控制策略，已在煉油、化工、冶金和電力等復(fù)雜工業(yè)過程控制中得到廣泛的應(yīng)用。模型預(yù)測(cè)控制具有控制效果好、魯棒性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，可有效地克服過程的不確定性、非線性和關(guān)聯(lián)性，并能方便處理過程被控變量和操縱變量中的各種約束。 預(yù)測(cè)控制算法種類較多，表現(xiàn)形式多種多樣，但都可以用以下三條基本原理加以概括：①模型預(yù)測(cè)：預(yù)測(cè)控制的本質(zhì)是在對(duì)過程的未來行為進(jìn)行預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)上，對(duì)控制量加以優(yōu)化，而預(yù)測(cè)是通過模

29、型來完成的。②滾動(dòng)優(yōu)化 ：預(yù)測(cè)控制的優(yōu)化，是在未來一段時(shí)刻內(nèi)，通過某一性能指標(biāo)的最優(yōu)化來確定未來的控制作用，這一性能指標(biāo)涉及到系統(tǒng)未來的行為，并且在下一時(shí)刻只施加當(dāng)前時(shí)刻控制作用，它是在線反復(fù)進(jìn)行的，而且優(yōu)化是有別于傳統(tǒng)意義下的全局優(yōu)化。③反饋校正 ：預(yù)測(cè)控制是一種閉環(huán)控制算法，用預(yù)測(cè)模型預(yù)測(cè)未來的輸出時(shí)，預(yù)測(cè)值與真實(shí)值之間存在一定的偏差，只有充分利用實(shí)際輸出誤差進(jìn)行反饋校正，才能得到良好的控制效果。 目前，預(yù)測(cè)控制的研究范圍主

30、要涉及到以下方面，(1)對(duì)現(xiàn)有基本算法作修正。如引入擾動(dòng)觀測(cè)器，采用變反饋校正系數(shù)等。(2)單變量到多變量的推</p><p>　　模糊控制 1965年，Zadeh教授最早提出模糊集合的概念，從而突破了經(jīng)典集合論中屬于或不屬于的絕對(duì)關(guān)系，標(biāo)志著模糊數(shù)學(xué)的誕生。模糊控制是應(yīng)用模糊數(shù)學(xué)理論，對(duì)一些無法構(gòu)造數(shù)學(xué)模型的過程進(jìn)行有效的控制?；镜哪：到y(tǒng)包括模糊化處理、模糊推理和非模糊化控制三個(gè)環(huán)節(jié)。在模糊推理面,

31、Takagi和Subeno通過使用最小二乘法近似做出了貢獻(xiàn)。在非模糊化方面，相繼出現(xiàn)了最大隸屬度值法、面積平均法、重心法、最大隸屬度平均值法等。 在應(yīng)用方面，1974年，Mamdani首次將模糊控制應(yīng)用到蒸汽機(jī)和鍋爐的控制，取得了滿意的效果。1980年，Holmblad和Ostergaard將模糊控制成功地安裝到水泥窯爐上，并開發(fā)了第一個(gè)商品化模糊控制器。1985年，AT&T貝爾實(shí)驗(yàn)室的Togai和Watanabe設(shè)計(jì)出

32、第一塊模糊邏輯芯片。1987年，Omron公司研制出第一代模糊微處理機(jī)。Yamakawa設(shè)計(jì)了高速模糊控制器硬件系統(tǒng)。進(jìn)入90年代，日本推出了大量采用模糊控制的家用電器。不少儀表商已經(jīng)將模糊控制作為DCS的一個(gè)模塊。目前，美國國家航空與航天局正考慮將模糊控制技術(shù)應(yīng)用到航空系統(tǒng)。國際原</p><p><b>　　總結(jié)：</b></p><p>　　通過本次學(xué)習(xí)，鞏固和

33、加深了我們從課堂上所學(xué)的理論知識(shí)，對(duì)控制測(cè)量整個(gè)工作程序進(jìn)行一次全面的，系統(tǒng)的了解，進(jìn)一步掌握控制測(cè)量的專業(yè)技術(shù)，同時(shí)結(jié)合測(cè)區(qū)具體條件應(yīng)用學(xué)過的知識(shí)去分析問題和解決問題，同時(shí)也發(fā)現(xiàn)了一些在課堂上不會(huì)遇到的情況，發(fā)現(xiàn)了不足，從而提高了自己的能力。</p><p>　　同時(shí)一次測(cè)量實(shí)習(xí)要完整的做完，只靠一個(gè)人的力量是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有通過小組的合作和團(tuán)體的力量才能讓實(shí)習(xí)快速而高效的完成。而這些，就是在測(cè)量之中所收獲的。