过程控制课程设计-工业被控过程建模与控制器参数的工程整定

易出现操作失误，引起事故，造成厂家的的损失。可见，在实际生产中，液位控制的准确程度和控制效果直接影响到工厂的生产成本、经液位控制方法和策略。个工业生产过程的首要条件。识来管理和控制该生产过程。MBATLA软件是一款进行高效工程计算、数据分析与可视化编程、系统仿真、科学和工程绘图等功能强大的优秀软件。能够用于系统建模和仿真，方便用于系统参数整定。工业生产过程的扰动作用使得生产过程操作不稳定，从而影响工厂生产过程的经济效益。是使生产过程安全并平稳的运行。本课程设计是工业被控过程建模与控制器参数的工程整定，主要是针对单容储液槽的水位平衡进行机理建模。本设计要求完成如下两个大的设计任务，分别是：建模。型，并进行工程整定的仿真。最终给出仿真结果和结论。2.1建模的一般方法建立被控过程数学模型的方法一般有：机理建模、试验建模、混合建模。物理意义，模型具有很大的适应性，便于模型参数的调整。得必要的规律信息。试验的方法予以确定。数，直至满意为止。由于我们经验和先验知识不足，所以本次设计中不使用此方法。方法二：临界比例度（带）法：比例度（带）δ(%)：与比例系数Kc成反比关系。这等幅震荡的波形及相关参数的获取如图2.1所示：δP方法三：衰减曲线法：在闭环系统中，先把控制器设置为纯直至出现4:1衰减过程为止，如图2.2所示。这时的比例带称为4:1衰减比例带，用δS表示之。相邻两波峰间的距离称为衰减周期止。lPδs1.2δss0.8δsss方法四：响应曲线法：其控制原理图如图2.3所示。令控制器的输出为幅度为x0,的阶跃信号x0通过下式将比例系数转化为比例度：利用表3所示的经验公式，就可计算出对应于衰减率为4:1时控制器的相关参数。所以被控制过程建模采用机理建模。相比较，临界比例度法简单快捷，所以可以采用临界比例度法进行整定。知道被控对象—上水箱的结构和特性。水位高度近乎成正比。这样，当水箱水位升高时，其出水量也在不断增大。所以，若阀V2开度适当，在不溢出的情况下，当水箱的进水量恒定不变时，水位的上升速度将逐渐变慢，最终达到平衡。由此可见，单容水箱系统是一个自衡系统。算机控制，有必要建立被控对象的数学模型。正如前面提到的，单容水箱是一个自衡系统。根据它的这一特性，我们可以用阶跃响应测试法进行建模。于某一开度值。若Q1作为被控对象的输Q1-Q2=C（2-1）ΔQ1-ΔQ2=C（2-2）、Δh——分别为偏离某一平衡状态Q10、Q20、h0的增量；C——水箱底面积。在静态时，Q1=Q2；dhdt=0；当Q1也必然发生变化。由流体力学可知，流体在紊流情的阻力R2成反比，即或或在零初始条件下，对上式求拉氏变换，得：（2-3）为过程的放大倍数。令输入流量Q1(s)=R0/s，R0为常量，则输出液位的高度为：h(T)=KR0(1-e-1)=0.632KR0=0.632h(∞)型的建模方法。根据给被控过程施加的激励信号和数据分析方法的不同，主要有如下方法：阶跃变化，测得被控过程的阶跃响应曲线，求出被控过程输入与输出之间的动态数学关系——传递函数。要确定被控对象的传递函数，可以分两步来做：根据阶跃响应曲线，求出模型参数。对于一阶模型，此次用切线法来确定。惯性加纯滞后的特征参数方法如下。控制系统的参数整定可以用MATLAB仿真之后，进行数据分析实现。软件绘制出其响应曲线。0y002y由上分析数学模型的参数的确定用切线法，由MATLAN试仿真，仿真结构图如图4.3所示。本次设计采用临界比例度（带）法。比例度（带）δ(%)与比波形如图4.4所示。c到波形如图4.5所示。长。比例积分微风控制调节速度最快，但是超调最大，而且系统稳定时间也较长。的控制要求。通过本课程设计加深了对过程控制和自动控制思想的理解，对典型的PID调节有升了对过程控制的兴趣，为今后的进一步学习打下了良好的基础。本课程设计主要是两大部分，一个是过程的建模，另一个是参数的整定程设计的质量和效率。如果犯了方向性的错误，最后的结果是事倍功半。仿真软件，整个设计的过程MATLAB是一个核心的工具。通过MATLAB能够的进行数据的调试，然后通过相关的经验公式完成数据的整定。范便于阅读，能体现一个人的治学态度，给人留下好的印象。由于时间原因和个人水平有限，报告中还有不足的地方，恳请老师批评指正。[1]吴勤勤主编.控制仪表及装置.第二版