過程控制課程設(shè)計--前饋-反饋控制系統(tǒng)的設(shè)計與整定

1、<p>　　課程設(shè)計報告（論文）</p><p>　　設(shè)計課題： 過程控制 </p><p>　　專業(yè)班級： </p><p>　　學(xué)生姓名： </p><p>　　指導(dǎo)教師：

2、 </p><p>　　設(shè)計時間： 201311.25-2013.12.06 </p><p>　　過程控制 課程設(shè)計任務(wù)書</p><p>　　指導(dǎo)教師： 教研室主任： </p><p>　　2013年12月6日</p><p&g

3、t;　　內(nèi) 容 摘 要</p><p>　　自本世紀(jì)30年代以來，自動化技術(shù)獲得了驚人的成就，已在工業(yè)和國民經(jīng)濟(jì)各行各業(yè)起著關(guān)鍵的作用。自動化水平已成為衡量各行各業(yè)現(xiàn)代化水平的一個重要標(biāo)志。</p><p>　　自動控制按輸入量的變化規(guī)律分類，可分恒值控制系統(tǒng)（Fixed Set-Point Control System）、隨動控制系統(tǒng)（Follow-up Con

4、trol System）、過程控制系統(tǒng)（Process Control System）。</p><p>　　前饋-反饋控制系統(tǒng)的設(shè)計與整定，采用自動控制技術(shù)，實現(xiàn)對水箱液位的過程控制。首先對被控對象的模型進(jìn)行分析。然后，根據(jù)被控對象模型和被控過程特性并加入PID調(diào)節(jié)器設(shè)計流量控制系統(tǒng)，采用動態(tài)仿真技術(shù)對控制系統(tǒng)的性能進(jìn)行分析。</p><p>　　關(guān)鍵詞： 自動化 過程控制 PID&l

5、t;/p><p>　　目 錄</p><p>　　一 概 述 ……………………………………………………………………1</p><p>　　二 方案設(shè)計與論證 ………………………………………………………………2</p><p>　　2．1 前饋控制 ………………………………………………………………2</p>

6、;<p>　　2．2 反饋控制 ………………………………………………………………2</p><p>　　2．3 前饋-反饋控制 …………………………………………………………3</p><p>　　2．4前饋-反饋控制系統(tǒng)PID算法 …………………………………………4</p><p>　　2．5 控制方案的論證………………………………………………………

7、…5</p><p>　　2．5．1控制方案的可靠性…………………………………………………5</p><p>　　2．5．2控制方案的安全性…………………………………………………5</p><p>　　2．5．3控制方案的經(jīng)濟(jì)性…………………………………………………5</p><p>　　三 儀表的選擇與參數(shù)的設(shè)定 …………………………………

8、……………………6 </p><p>　　3．1 設(shè)備型號 ………………………………………………………………… 6</p><p>　　3．2 調(diào)節(jié)器及其參數(shù)的設(shè)置…………………………………………………… 7 </p><p>　　3．3 儀器儀表的組合安裝………………

9、……………………………………… 8</p><p>　　3．4 計算機(jī)的參數(shù)設(shè)置 …………………………………………………………9　</p><p>　　四 實驗步驟 …………………………………………………………………………9</p><p>　　五 實驗結(jié)果 ………………………………………………………………………10</p><p>　　六

10、 結(jié)論 ……………………………………………………………………………11</p><p>　　七 心得體會 ………………………………………………………………………12</p><p>　　八 參考文獻(xiàn) ………………………………………………………………………13</p><p><b>　　一、概述 </b></p><p

11、>　　PCT—I型過程控制實驗裝置是基于工業(yè)過程物理模擬對象，它集自動化儀表技術(shù)，計算機(jī)技術(shù)，通訊技術(shù)，自動控制技術(shù)為一體的多功能實驗裝置。系統(tǒng)包括流量、溫度、液位、壓力等熱工參數(shù)，可實現(xiàn)系統(tǒng)參數(shù)辨識、單回路控制、串級控制、前饋控制、比值控制等多種控制形式。本裝置還可根據(jù)用戶的需要設(shè)計構(gòu)成DDC、DCS、PLC、FCS、TCS等多種控制系統(tǒng)。該實驗裝置既可作為本科、專科、高職過程控制課程的實驗裝置，也可作為研究生及科研人員在復(fù)雜控

12、制系統(tǒng)、先進(jìn)控制系統(tǒng)研究方面提供物理模擬對象和實現(xiàn)手段。</p><p><b>　　裝置特點(diǎn):</b></p><p>　　1． 裝置由控制對象、控制屏、計算機(jī)三部分組成，對象構(gòu)布局合理，造型美觀大方。</p><p>　　2． 真實性、直觀性、綜合性強(qiáng)，控制對象元件全部來源于工業(yè)現(xiàn)場?？刂破琳嬗型暾南到y(tǒng)結(jié)構(gòu)圖案。</p>

13、<p>　　3． 參數(shù)全面，涵蓋了液位、流量、壓力、溫度等典型參數(shù)。</p><p>　　4． PCT-II過程控制實驗裝置具有控制參數(shù)和控制方案的多樣化。該裝置可通過對其管路上的閥門切換和對模擬信號接線板上信號的連接組合，可構(gòu)成數(shù)十種過程控制實驗。</p><p>　　5． 在PCT-II過程控制實驗裝置中充分考慮了大專院校，高等職業(yè)技術(shù)學(xué)院工業(yè)自動化專業(yè)的大綱要求，完全能滿足

14、教學(xué)實驗、課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計的需要，同時學(xué)生可自行設(shè)計實驗方案，進(jìn)行綜合性、創(chuàng)造性過程控制系統(tǒng)實驗的設(shè)計、調(diào)試、分析，培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立操作、獨(dú)立分析問題和解決問題的能力。</p><p>　　隨著對過程控制系統(tǒng)性能要求的不斷提高,傳統(tǒng)反饋控制策略難以適應(yīng)不同工況下被控對象動態(tài)特性的改變。提出了前饋-反饋復(fù)合控制策略,研究了前饋控制器在物理上不可實現(xiàn)情況下的設(shè)計方法,給出了具體操作步驟。在過程控制系統(tǒng)中應(yīng)用的仿真結(jié)果

15、表明:前饋-反饋復(fù)合控制能夠?qū)⒖蓽y擾動在影響系統(tǒng)輸出前得以補(bǔ)償;系統(tǒng)的動態(tài)性能和穩(wěn)定性能均優(yōu)于傳統(tǒng)反饋控制。解決了擾動通道時滯小于主控通道時,前饋控制器在物理上不可實現(xiàn)的技術(shù)難題,對過程控制系統(tǒng)有一定理論意義和工程參考價值。</p><p>　　前饋是通過校正輸入來改善控制系統(tǒng)的性能；反饋是通過獲得輸出誤差，進(jìn)而校正，得到理想的輸出；前饋-反饋控制系統(tǒng)中既有針對主要擾動信號進(jìn)行補(bǔ)償?shù)那梆伩刂?，又存在對被調(diào)量采用反

16、饋控制以克服其他的干擾信號。引入反饋控制，是為了使系統(tǒng)能克服所有擾動信號對被調(diào)量產(chǎn)生的影響；因為除了已知的主要的擾動信號以外，系統(tǒng)中還存在其它的擾動信號，這些擾動信號對被調(diào)量的影響比較小，有的是我們能夠考慮到的，有的我們根本就考慮不到或無法測量，都通過反饋控制加以克服。</p><p><b>　　二、方案設(shè)計與論證</b></p><p>　　本設(shè)計通過前饋反饋控制

17、系統(tǒng)實現(xiàn)對液位的控制。</p><p><b>　　2．1 前饋控制</b></p><p>　　前饋控制又稱擾動補(bǔ)償，它與反饋調(diào)節(jié)原理完全不同，是按照引起被調(diào)參數(shù)變化的干擾大小進(jìn)行調(diào)節(jié)的。在這種調(diào)節(jié)系統(tǒng)中要直接測量負(fù)載干擾量的變化，當(dāng)干擾剛剛出現(xiàn)并能被測出時，調(diào)節(jié)器就能發(fā)出調(diào)節(jié)信號使調(diào)節(jié)量作相應(yīng)的變化，使兩者在被調(diào)量發(fā)生偏差之前抵消。因此，前饋調(diào)節(jié)對干擾的客服比反饋

18、調(diào)節(jié)及時。但是前饋控制是開環(huán)控制，其控制效果需要通過反饋加以檢驗。前饋控制器在測出擾動之后，按過程的某種物質(zhì)或能量平衡條件計算出校正值。如果前饋支路出現(xiàn)擾動，經(jīng)過流量計測量之后，測量得到干擾的大小，然后在反饋支路通過調(diào)整調(diào)節(jié)閥開度，直接進(jìn)行補(bǔ)償。而不需要經(jīng)過調(diào)節(jié)器。</p><p>　　在前饋反饋控制系統(tǒng)中，前饋控制屬于開環(huán)控制，在設(shè)計中經(jīng)過對主流量的檢測，及時的針對主要擾動進(jìn)行液位的偏差抑制。當(dāng)流量測量值較預(yù)定

19、值發(fā)生波動，即時通過計算機(jī)進(jìn)行PID計算，輸出控制信號，進(jìn)行液位調(diào)節(jié)；反饋控制屬于閉環(huán)控制，通過對液位的測量，及時對液位進(jìn)行調(diào)控。反饋環(huán)節(jié)通過對液位的監(jiān)測，將測量值與給定值進(jìn)行比較，形成偏差后，通過A/D傳輸給計算機(jī)，進(jìn)行預(yù)先設(shè)定的PID計算，輸出控制型號，進(jìn)行液位調(diào)節(jié)。</p><p><b>　　2．2 反饋控制</b></p><p>　　反饋控制（英文名稱為F

20、eedback Control），是指從被控對象獲取信息，按照偏差的極性而向相反的方向改變控制量，再把調(diào)節(jié)被控量的作用饋送給控制對象，這種控制方法稱為反饋控制，也稱作按偏差控制。反饋控制總是通過閉環(huán)來實現(xiàn)的。</p><p>　　反饋控制的特點(diǎn)有：按偏差進(jìn)行調(diào)節(jié)；調(diào)節(jié)量小，失調(diào)量??；能隨時了解被控變量變化情況；輸出影響輸入（閉環(huán)）。</p><p>　　2．3前饋-反饋控制</p&

21、gt;<p>　　前饋——反饋復(fù)合控制系統(tǒng)中前饋控制器的傳遞函數(shù)是根據(jù)完全補(bǔ)償性原理求解的。</p><p>　　要使得擾動Z(s)得到完全補(bǔ)償，即Z(s)變化時不對被調(diào)量C(s)產(chǎn)生影響，應(yīng)有：</p><p><b>　　解得 ：</b></p><p>　　前饋-反饋控制系統(tǒng)的特點(diǎn)：</p><p>

22、　　系統(tǒng)綜合了反饋、前饋控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，彌補(bǔ)了他們的缺點(diǎn)，因而前饋-反饋控制系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　引入前饋補(bǔ)償沒有影響到系統(tǒng)的穩(wěn)定性。</p><p>　　很顯然，前饋無論加在什么位置，都不會構(gòu)成回路，系統(tǒng)的特征式都保持不變，因而不會影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。</p><p>　?。?）引入反饋控制后，前饋完全補(bǔ)償條件并沒有改變。</p>

23、<p>　　前饋-反饋系統(tǒng)主要由以下幾個環(huán)節(jié)構(gòu)成：</p><p>　　擾動信號測量變送器：對擾動信號測量并轉(zhuǎn)化統(tǒng)一的電信號。</p><p>　　被調(diào)量測量變送器：對被調(diào)量測量并轉(zhuǎn)化統(tǒng)一的電信號。</p><p>　　前饋控制器：對干擾信號完全補(bǔ)償。</p><p>　　調(diào)節(jié)器：反饋控制調(diào)節(jié)器，對被調(diào)量進(jìn)行調(diào)節(jié)。</p&g

24、t;<p><b>　　執(zhí)行器和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。</b></p><p>　　擾動通道對象：擾動信號通過該通道對被調(diào)量產(chǎn)生影響。</p><p>　　控制通道對象：調(diào)節(jié)量通過該通道對被調(diào)量進(jìn)行調(diào)節(jié)。</p><p>　　圖1 前饋反饋實驗流程圖</p><p>　　圖2 計算機(jī)控制前饋反饋控制系統(tǒng)的框圖<

25、/p><p>　　2．4 前饋反饋控制系統(tǒng)PID算法</p><p>　　前饋反饋控制系統(tǒng)是通過PID控制規(guī)律實現(xiàn)對液位控制的最終目的，PID控制是比例—積分—微分的簡稱。在工業(yè)生產(chǎn)工程自動控制的發(fā)展歷史中，PID控制是歷史最久、生命力最強(qiáng)的基本控制方式。</p><p>　　PID算法具有以下的優(yōu)點(diǎn)：</p><p>　?。?）原理簡單，使用方

26、便；</p><p><b>　　（2）適應(yīng)性強(qiáng)；</b></p><p>　　（3）魯棒性強(qiáng)，即其控制品質(zhì)對被控對象特性的變化不太敏感。 </p><p>　　PID控制即比例積分微分控制，調(diào)節(jié)器的輸出是其輸入的比例，積分，微分的函數(shù)。PID控制現(xiàn)在應(yīng)用最廣，技術(shù)最成熟。其控制結(jié)構(gòu)簡單，參數(shù)容易調(diào)整，不必求出被控對象的數(shù)學(xué)模型便可以調(diào)節(jié)，因此

27、無論模擬調(diào)節(jié)器或者數(shù)字調(diào)節(jié)器大都采用PID調(diào)節(jié)規(guī)律。</p><p>　　PID控制器由比例單元（P）、積分單元（I）和微分單元（D）組成。其輸入e (t）與輸出u (t）的關(guān)系為u(t)=kp[e(t)+1/TI∫e(t)dt+TD*de(t)/dt] 式中積分的上下限分別是0和t，因此它的傳遞函數(shù)為：G(s)=U(s)/E(s)=kp[1+1/(TI*s)+TD*s]，其中kp為比例系數(shù)； TI為積分時間常數(shù)

28、； TD為微分時間常數(shù)。</p><p>　　在調(diào)節(jié)PID控制時，先把微分作用取消掉，只保留PI，先調(diào)比例，再調(diào)積分，最后加上微分再調(diào)。如果振蕩過快，加大P。如果振蕩后過很久才穩(wěn)定，減小P。減少積分時間。如果振蕩的周期太長，加大積分時間。如果對調(diào)節(jié)對象變化反應(yīng)過慢，增大D。最后把波形調(diào)到只有一兩個振蕩就平穩(wěn)了，就是最好的效果。</p><p>　　2．5 控制方案的論證</p>

29、<p>　　2．5．1控制方案的可靠性</p><p>　　控制方案采用前饋反饋控制，前饋反饋控制技作為一種傳統(tǒng)的控制方式，在工業(yè)生產(chǎn)過程中，技術(shù)上的應(yīng)用已經(jīng)相當(dāng)成熟。作為液位控制，在要求控制精度的情況下，不能單純依靠反饋控制，加入前饋控制后，可以消除提前的擾動對反饋控制的影響。而且對于提前的擾動為已知，比如對液位能夠產(chǎn)生的擾動，在這里為管道內(nèi)的流量，是可以精確測量的量，因此符合采用前饋控制的條件。

30、使得前饋反饋控制的可靠性得到保證。</p><p>　　2．5．2控制方案的安全性</p><p>　　在工業(yè)生產(chǎn)過程中，對液位的控制中，容器中的介質(zhì)類型有很多，可能為常見的水，也可能為化學(xué)藥劑。因此控制方案和所用儀器儀表的安全性非常重要。對于儀器儀表，我們根據(jù)介質(zhì)的性質(zhì)不同選用合適的型號即可。對于控制方案，因為是單純的液位控制，不涉及化學(xué)反應(yīng)等使介質(zhì)發(fā)生變化的過程，所以關(guān)鍵是控制精度的保

31、證，比如在鍋爐中要保證水位的高度，避免水位過高飛濺。在這次設(shè)計中設(shè)想的介質(zhì)為水，因此在控制精度得到保證的情況下，控制方案的安全性也得到了保證。</p><p>　　2．5．3控制方案的經(jīng)濟(jì)性</p><p>　　由于控制方案選擇的是傳統(tǒng)的控制方式，控制過程明確，需要的儀器儀表數(shù)量較少，因此成本低，較容易實現(xiàn)。</p><p>　　儀表的選擇及參數(shù)的確定</p&

32、gt;<p>　　由于不是大型生產(chǎn)過程，對自動化水平要求不高，所以選擇采用常規(guī)儀表控制?？紤]到價格、實用性等因素，選擇數(shù)字化、智能化的電動控制儀表。</p><p><b>　　3．1 設(shè)備型號</b></p><p>　　原理圖中的用到的每一個設(shè)備的型號，輸入輸出信號的范圍，如表1 設(shè)備型號所示。</p><p><b&g

33、t;　　表1 設(shè)備型號 </b></p><p>　　3．2 調(diào)節(jié)器及其參數(shù)的設(shè)置</p><p>　　調(diào)節(jié)器，是將生產(chǎn)過程參數(shù)的測量值與給定值進(jìn)行比較，得出偏差后根據(jù)一定的調(diào)節(jié)規(guī)律產(chǎn)生輸出信號推動執(zhí)行器消除偏差量，使該參數(shù)保持在給定值附近或按預(yù)定規(guī)律變化的控制器。調(diào)節(jié)器分為模擬調(diào)節(jié)器和數(shù)字調(diào)節(jié)器。 </p><p>　　調(diào)節(jié)器的主要功能是接受變送

34、器送來的測量信號Vi，并將它與給定信號Vs進(jìn)行比較得出偏差ε，對偏差ε進(jìn)行PID連續(xù)運(yùn)算，通過改變PID參數(shù)，可改變調(diào)節(jié)器控制作用的強(qiáng)弱ε。除此之外，還具有測量信號、給定信號及輸出信號的指示功能。</p><p>　　電動調(diào)節(jié)閥對控制回路流量進(jìn)行調(diào)節(jié)。采用智能電動調(diào)節(jié)閥，具有精度高、技術(shù)先進(jìn)、體積小、重量輕、推動力大、功能強(qiáng)、控制單元與電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)一體化，可靠性高、操作方便，并可與計算機(jī)配套使用，組成最佳調(diào)節(jié)回路

35、。執(zhí)行機(jī)構(gòu)直接接受4～２０mADC或1～５Ｖ控制信號，輸出４～２０mADC的閥位信號，使用和校正非常方便。ZDS系列的閥門采用柔性彈簧連接，可預(yù)置閥門關(guān)斷力，保證閥門的可靠關(guān)斷，防止泄露。驅(qū)動電機(jī)采用高性能稀土磁性材料制造的同步電機(jī)，運(yùn)行平穩(wěn)，體積小，力矩大，抗堵轉(zhuǎn)，控制精度高。因此本調(diào)節(jié)閥具有性能穩(wěn)定可靠，控制精度高，使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)。</p><p><b>　　技術(shù)指標(biāo): </b>&

36、lt;/p><p>　　電源：220VAC 50HZ 功耗： 5VA</p><p>　　輸入信號：4～20mADC 輸入阻抗： 100Ω（4～2０mADC）</p><p>　　輸出信號：4～20mADC</p><p>　　環(huán)境溫度: —20℃～＋70℃ 重復(fù)精度：±1%</p><p>

37、;　　調(diào)節(jié)器與上位機(jī)連接時，需要連接到計算機(jī)的COM口。調(diào)節(jié)器背面接口說明如下：</p><p>　　1 2 端 1～5V電壓輸入端，</p><p>　　2 3 端 0。2～1V電壓輸入端，</p><p>　　2 3 4端 熱敏電阻輸入端，</p><p>　　5 7端 4～20mA

38、電流輸出端，</p><p>　　9 10端 220V電源輸入端，</p><p>　　17 18端 輸出端（A，B）。</p><p>　　調(diào)節(jié)器選用上海萬迅儀表有限公司的AI708，AI818（有的實驗設(shè)備用AI808）。液位控制時調(diào)節(jié)器能自整定出比較理想的參數(shù)，如將調(diào)節(jié)器參數(shù)Ctrl=2，則調(diào)節(jié)器進(jìn)入自整定調(diào)節(jié)狀態(tài)，調(diào)節(jié)完畢，Ctrl

39、=3。 </p><p>　　其需要設(shè)置的參數(shù)如下：</p><p>　　708 808</p><p>　　M5=10 DF=3 （參考值）</p><p>　　P=6 P=20 （參考值）</p><p>

40、　　T=1 I=434 （參考值）</p><p>　　Ctl=5 d=28 （參考值）</p><p>　　Sn=33 Sn=33 （1-5V電壓輸入）</p><p>　　Dip=0 Dip=0 （小數(shù)點(diǎn)位

41、數(shù)為0）</p><p>　　Dil=0 Dil=0</p><p>　　Dih=450 Dih=450</p><p>　　Sc=0 Sc=0</p><p>　　Op1=4 Op1=4</p><p>　　CF=2

42、 CF=2</p><p>　　Run=2 Run=2 </p><p>　　Loc=808 Loc=808</p><p>　　在調(diào)節(jié)器接線時應(yīng)注意：</p><p>　　（1）接線時注意電源的種類、極性，嚴(yán)防接錯電源。</p><p>　　

43、（2）通電前應(yīng)請指導(dǎo)老師確認(rèn)無誤后方可通電。</p><p>　?。?）動手調(diào)校前，應(yīng)搞清調(diào)節(jié)器各部件的作用，凡實驗中未設(shè)計的可調(diào)元件一律不得擅自調(diào)整。</p><p>　?。?）調(diào)節(jié)器在調(diào)校前應(yīng)預(yù)熱15分鐘。</p><p>　　3．3儀器儀表的組合安裝</p><p>　　自控工程設(shè)計中，除了確定恰當(dāng)?shù)目刂品桨?、選擇合適的控制工具（測量儀

44、表、常規(guī)二次儀表，DCS系統(tǒng)、FCS系統(tǒng)、PLC系統(tǒng)與各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)）、正確安裝儀表之外，還要正確連接各個控制單元來構(gòu)成控制系統(tǒng)。</p><p>　　控制系統(tǒng)各個單元之間的信號是通過相互連接的電（管）纜、電（管）線進(jìn)行傳遞的，連接正確則可正確的傳遞信號，各個單元可按部就班的協(xié)調(diào)工作，完成預(yù)想的設(shè)計目的。如果連接錯誤，則信號傳輸錯誤，相應(yīng)的接收單元不能接受到相應(yīng)的信號，此時各單元不能協(xié)調(diào)工作，也就不能完成預(yù)想的設(shè)計

45、目的。因此，儀表的正確連接是自動控制系統(tǒng)對生產(chǎn)過程實行控制的前提。</p><p>　　儀表連接的內(nèi)容除了各個單元之間信號的連接之外，還包括儀表工作時所需能量的連接，即還需要進(jìn)行儀表電源、氣源和液壓源的連接。要保證控制系統(tǒng)和儀表的正常工作，儀表連接過程中還需要考慮抗干擾和使用安全問題，因此儀表連接還包括信號電纜屏蔽層接地、儀表接地端子接地等內(nèi)容。</p><p>　　3．4計算機(jī)的參數(shù)設(shè)置

46、：</p><p>　　其需要設(shè)置的參數(shù)如下： </p><p>　　XP=100 （參考值）（比例增益）</p><p>　　Ti=4 （參考值）（積分時間 秒）</p><p>　　Td=0 （參考值）（微分時間 秒）</p><p>　　Sp （計算機(jī)控制給定值）</p&g

47、t;<p>　　OP （計算機(jī)輸出值）</p><p>　　PV （液位檢測值） </p><p>　　QKC （反饋系數(shù)）</p><p><b>　　四、實驗步驟</b></p><p>　　1、根據(jù)實驗系統(tǒng)流程圖構(gòu)成前饋、上水箱液位作為主回路，流量作為前饋信號。打開閥

48、門V15、V3、V6。</p><p>　　2、按附圖上水箱液位和流量組成前饋實驗接線圖接好實驗導(dǎo)線。</p><p>　　3、接通總電源和各儀表電源。 </p><p>　　4。打開程序SIMATIC Manager，把STP7 5。2V的程序下傳到PLCS7-300的主機(jī)里，工租管理器界面中，點(diǎn)擊FILE\OPEN按扭，選擇C:\ PLCPRO\前饋反饋<

49、/p><p>　　5．點(diǎn)擊OK按扭,然后把程序下載下去。</p><p>　　6．點(diǎn)擊按扭后，點(diǎn)擊文件、打開按扭，然后選擇前饋反饋，在激活既進(jìn)入前饋反饋對象特性測試及控制實驗界面。</p><p>　　7．點(diǎn)擊歷史曲線按扭，進(jìn)入PID參數(shù)設(shè)置界面。點(diǎn)擊切換按扭置手動，</p><p>　　8．點(diǎn)擊PID設(shè)定中的Q2進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入使系統(tǒng)液位處于某一平

50、衡位置。</p><p>　　9．改變Q2輸出，使系統(tǒng)輸入幅值適宜的正向階躍信號，這時系統(tǒng)輸出也有一個變化信號，使系統(tǒng)在較高液位所達(dá)到平衡狀態(tài)。</p><p>　　10．觀察計算的液位2的正向階躍響應(yīng)歷史曲線，直至達(dá)到新的平衡為止。點(diǎn)擊打印曲線按扭，打印正向階躍響應(yīng)曲線。</p><p>　　11．改變輸出使系統(tǒng)輸入幅值與正向階躍相等的一個反向階躍信號，這時系統(tǒng)輸

51、出也有一個變化信號,使系統(tǒng)液位下降至一個平衡狀態(tài)。</p><p>　　12．觀察計算機(jī)的液經(jīng)2反向階躍響應(yīng)歷史曲線，直至達(dá)到新的平衡為止。</p><p>　　13。 系統(tǒng)穩(wěn)定后，改變回路中流量的大小，觀察液位的變化和計算機(jī)上流量及液位的歷史曲線的變化。記錄并處理歷史曲線。</p><p><b>　　實驗結(jié)果</b></p>

52、<p>　　實驗結(jié)果如圖3前饋反饋記錄曲線</p><p>　　圖3 前饋反饋記錄曲線</p><p><b>　　六、結(jié)論</b></p><p>　　前饋反饋控制理論的應(yīng)用非常廣泛，對水箱液位的前饋反饋控制便是其中的一個典型應(yīng)用。隨著科學(xué)技術(shù)和控制理論的進(jìn)步，出現(xiàn)了很多先進(jìn)的控制理論。但是傳統(tǒng)的控制理論本身也具備容易實施、儀器儀表

53、需求量少，成本低的特所以傳統(tǒng)的控制理論仍然有應(yīng)用的領(lǐng)域。加之中國當(dāng)前控制技術(shù)仍大量采用了傳統(tǒng)的控制技術(shù)，所以對前饋- 反饋控制的研究仍然有實際應(yīng)用價值。對水箱的液位前饋反饋控制，在日常生產(chǎn)生活中，應(yīng)用比較容易實現(xiàn)。</p><p>　　在參考了許多關(guān)于過程控制的資料后，對于過程控制工程中使用的儀器儀表以及儀表的安裝都有了了解。通過對水箱液位的前饋反饋控制的設(shè)計，使得我對前饋反饋控制理論的實現(xiàn)有了深入的了解，過去學(xué)

54、習(xí)的多是書本上的知識，但是對于整個過程控制系統(tǒng)的設(shè)計知之甚少，經(jīng)過了設(shè)計之后通過查閱資料，熟悉了過程控制工程設(shè)計的流程。</p><p>　　在接到一個工程項目后，進(jìn)行自控工程設(shè)計時，第一步，要熟悉工藝流程，對工藝熟悉和了解的深度將是重要的因素；第二步，確定自控方案，定出各監(jiān)測點(diǎn)、控制系統(tǒng)，確定全工藝流程的自控方案；第三步，儀表選型，確定是采用常規(guī)儀表還是DCS系統(tǒng)并確定控制方案和所有的監(jiān)測點(diǎn)；第四步，自控方案確

55、定，儀表選型后，根據(jù)工藝特點(diǎn)，可進(jìn)行控制室的設(shè)計。對采用常規(guī)儀表時，首先考慮儀表盤的正面布置；第五步，節(jié)流裝置和調(diào)節(jié)閥的計算；第六步，儀表供電系統(tǒng)的設(shè)計；第七步，依據(jù)施工現(xiàn)場的條件，完成控制室與現(xiàn)場間聯(lián)系的相關(guān)設(shè)計文件；第八步，根據(jù)自控專業(yè)有關(guān)的其他設(shè)備、材料的選用等情況，完成有關(guān)的設(shè)計文件；第九步，設(shè)計工作基本完成后，編寫設(shè)計文件目錄等文件。</p><p>　　經(jīng)過對水箱液位的前饋反饋控制的設(shè)計，對傳統(tǒng)控制系

56、統(tǒng)的應(yīng)用有了具體的理解，并且為以后設(shè)計在傳統(tǒng)前饋反饋控制基礎(chǔ)上的復(fù)雜控制系統(tǒng)提供了基礎(chǔ)。</p><p><b>　　七、 心得體會</b></p><p><b>　　八、參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 邵裕森．過程控制工程．北京：機(jī)械工業(yè)出版社2000 </p><p>　　[2]

57、 陳夕松，華成英．過程控制系統(tǒng)[M]．北京：科學(xué)出版社，2006</p><p>　　[3] 熊新民．工業(yè)過程控制課程設(shè)計指導(dǎo)書[M]。2008 </p><p>　　[4］姜秀英等。過程控制系統(tǒng)實訓(xùn)。北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2007</p><p>　　[5］潘立登等。過程控制北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008 </p><p>　　[6］方康玲