2022年2022年过程控制课程设计-精馏塔温度控制系统 .pdf

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1、1 过程控制系统与仪表课程设计目录一、研究对象 . 错误！未定义书签。二、研究任务 . 错误！未定义书签。三、仿真研究要求 .4 四、传递函数计算 .5 五、控制方案 . 错误！未定义书签。1. 单回路反馈控制系统. 61) 控制方案的系统框图和工艺控制流程图. 错误！未定义书签。2) PID 参数整定 . 73) 系统仿真 . 错误！未定义书签。4) 对象特性变化后仿真. 12 2. Smith 预估补偿控制系统 . 错误！未定义书签。1) 控制方案的系统框图和工艺控制流程图. 错误！未定义书签。2) 控制系统方框图. 错误！未定义书签。3) 系统仿真 . 21 3. 前馈 -反馈控制系统1

2、) 控制方案的系统框图和工艺控制流程图. 25 2) 系统仿真 . 27 3) 对象特性变化后仿真.30 六、控制性能比较. 35 七、个人心得体会. 35 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 34 页 - - - - - - - - - 2 一、 研究对象DLCF精馏塔RRmTTmuFmPpPtVRVD图 1 精馏塔顶温度控制问题某精馏塔的工艺流程如图1 所示，现要求对精馏段灵敏板温度T 进行有效的控制，以确保塔顶产品的质量。图1 中， F 为进料量，它受上

3、游流程控制，为精馏段灵敏板温度T的主要干扰之一， 其它干扰包括进料组成与温度变化、塔底蒸汽量变化、塔顶回流冷凝后温度变化等； R 为塔顶冷回流量，拟作为精馏段温度T 的控制手段，u 为调节阀VR的相对输入信号（以DDZ III型为例，当输入电流为4 mA 时，对应相对输入信号为0 %；当输入电流为 20 mA 时，对应相对输入信号为100 %） ，Pp 为泵出口压力，Pt 为精馏塔顶压力。Pp受塔顶产品调节阀VD开度的影响，变化范围较大；而精馏塔顶压力Pt的变化可基本忽略。图 1 中 Tm、Rm、Fm分别为 T、R、 F 的测量值。为便于控制方案研究，假设如下：（1）该精馏塔的静态工作点为T0

4、 =120 ，F0 =50 T/hr（吨 /小时），R0 =15 T/hr ，Pp0= 0.92 MPa，Pt0 = 0.88 MPa ，u0 = 30 %，fV0 = 70 %。这里， fV为调节阀VR相对流通面积。（2）精馏段温度T 的测量范围为0 200 ，进料量F 的测量范围为0 100 T/hr ，塔顶冷回流量R 的测量范围为0 25 T/hr 。T、R、F 的测量值Tm、Rm、Fm均用 %来表示，即Tm、Rm、Fm的最小值为0，最大值为100。（3）流量测量仪表的动态滞后忽略不计；而温度测量环节可用一阶环节来近似，温度测量环节的一阶时间常数10.8T，单位为分。（4）假设控制阀VR

5、为线性阀，其动态滞后忽略不计，动态特性可表示为1)()()(susfsGVv。（5）对于塔顶冷回流对象，假设控制通道与扰动通道的动态特性可表示为：1)()()(222sTKsfsRsGVp，222( )( )( )1ddpdKR sGsPsT s其中)(sfV为控制阀VR相对流通面积的变化量，%；T2基本不变，这里设20.7T分；2dT、K2、Kd2在一定范围内变化，这里设2dT、K2、Kd2的变化范名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 34 页 - - - -

6、 - - - - - 3 围 分 别 为20.1,0 .2dT分 ；35.0, 1.02K(T/hr)/% ；30,102dK(T/hr)/MPa 。（6）对于温度对象，假设控制通道与扰动通道的动态特性可表示为ssTKsRsTsGppppexp1)()()(111；ssTKsFsTsGddddexp1)()()(111；其中对象特性参数均可能在以下范围内变化：5 .1,0.31pK/(T/hr) ，14.0,6.0pT分 ，5.0,7 .0p分 ；2.0,4.01dK /(T/hr)，0 .8, 0.61dT分，4.0,6 .0d分。二、 研究任务对于上述被控过程，假设被控变量T 所受的主要扰

7、动为进料量F 与泵出口压力Pp的变化，而且变化范围为：1550FT/hr，02.092.0pPMPa；另外，被控变量T 的设定范围为20120spT。试应用单回路、串级、前馈、Smith 预估补偿、比值、选择等控制方法，设计至少2 套控制系统，通过调节塔顶冷回流量达到控制精馏塔顶温度T 的目的。对于每一套控制方案，具体要求：1、 说明所采用的控制方案以及采用该方案的原因，并在工艺流程上表明该控制系统。2、 确定控制阀VR的气开、气关形式，确定所用控制器的正反作用方式，画出控制系统完整的方框图 （需注明方框图各环节的输入输出信号），并选择合适的PID 控制规律。3、 在 SIMULINK仿真环境

8、下，对所采用的控制系统进行仿真研究。具体步骤包括：（1） 在 对象特性参数的变化范围内，确定各环节对象的传递函数模型，并构造SIMULINK对象模型；（2） 引入手动 /自动切换环节，在手动状态下对控制通道、干扰通道分别进行阶跃响应试验，以获得“广义对象”开环阶跃响应曲线；（3） 依据 PID 参数整定方法，确定各控制器的参数；（4） 在控制系统处于“闭环”状态下，进行温度设定值跟踪响应试验、干扰Pp与F 对系统输出的扰动响应试验，并获得相应的响应曲线；（5） 在各控制器参数均保持不变的前提下，当对象特性在其变化范围内发生变化时，重新进行温度设定值跟踪试验与扰动响应试验，并获得相应的响应曲线。

9、4、 根据不同控制方案的闭环响应曲线，比较控制性能（包括是否稳定、衷减比、超调量、过渡过程时间等） 。三、 仿真研究要求为使仿真研究结果具有可比性，要求：（1）跟踪响应试验前控制系统达到稳态，温度设定值与测量值一致，均对应 120 ；跟踪响应试验中，温度设定值的阶跃变化幅度对应实际温度为+20。（2）扰动响应试验前控制系统达到稳态，温度设定值与测量值一致，均对应 120 ；扰动响应试验中，进料量F 的阶跃变化幅度为15 T/hr ，泵出口压力Pp的阶跃名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - -

10、- - - 第 3 页，共 34 页 - - - - - - - - - 4 变化幅度为 0.02 MPa。（3）建议采用如图2 所示的传递函数模块作为基本的方框图单元，其中U0、Y0 分别为输入输出的静态工作点。图 2 带有输入输出静态工作点的通用传递函数模块（4）建议 PID 控制算法具有输出跟踪、积分输出限幅、防饱和等功能，并采用实际微分运算。四、传递函数计算( 1) 流量测量仪表的动态滞后忽略不计；而温度测量环节可用一阶环节来近似，温度测量环节的一阶时间常数10.8Tmin,其传递函数为：1481Gms(2)假设控制阀RV为线性阀，其动态滞后忽略不计，动态特性可表示为: 1)()()(

11、susfsGVv(3)对于塔顶冷回流对象，假设控制通道与扰动通道的动态特性可表示为：1)()()(222sTKsfsRsGVp，222( )( )( )1ddpdKR sGsPsT s。其中)(sfV为控制阀VR相对流通面积的变化量，%；T2基本不变， 这里设20.7T分；2dT、K2、Kd2在一定范围内变化，这里设2dT、K2、Kd2的变化范围分别为20.1,0.2dT分；35.0, 1.02K(T/hr)/% ；30,102dK(T/hr)/MPa 。选择2dT=0.1 ,K2 =0.1Kd2= 10 得传递函数: 1421.0)()()(2ssfsRsGVp，1610)()()(2dss

12、PpsRsG(4)对于温度对象，假设控制通道与扰动通道的动态特性可表示为: ssTKsRsTsGppppexp1)()()(111；ssTKsFsTsGddddexp1)()()(111；名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 34 页 - - - - - - - - - 5 其中对象特性参数均可能在以下范围内变化：5 .1,0.31pK/(T/hr) ，14.0,6.0pT分，5.0,7 .0p分；2 .0,4 .01dK/(T/hr) ，0 .8, 0 .61

13、dT分，4.0,6 .0d分。选择参数2K1p，0.6T1p分，0 .5p分；2 .0K1d，0 .8T1d分；0.4d分。得传递函数: sssRsTsGp300exp13602-)()()(1；sssFsTsGd240exp14802. 0-)()()(1五控制方案1、构造单回路反馈电路简单控制系统， 通常是指由一个测量元件、变送器、一个控制器、一个控制阀和一个对象所构成的单闭环控制系统。简单控制系统由四个基本环节组成，即被控对象 ( 简称对象 ) 、测量变送装置、控制器和执行器。简单控制系统的结构比较简单，所需的自动化装置数量少，投资低，操作维护也比较方便，而且在一般情况下，都能满足控制质

14、量的要求。Gc(s)Gv(s)Gp2(s)Gp1(s)Gd2(s)Gd1(s)Gm(s)输出温度 T给定输入泵出口压力干扰进料量干扰-简单反馈回路系统框图名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 34 页 - - - - - - - - - 6 工艺流程图1）调节阀采用气关阀“”，已由设计要求中给定。2）被控过程符号为“”。3）温度变送器的符号为“”，已由设计中给定。4）温度调节器选择反作用，符号为“”。为了形成一个负反馈，所以调节器选择反作用。（1）PID 参数整

15、定开环系统环节名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 34 页 - - - - - - - - - 7 开环阶跃整定由阶跃响应曲线法分析，可得：K=0.2，t1=758, t2=575 T=2*(t2-t1)=2* （758-575） =366 =2*t1-t2=2*575-758=392 理论控制参数为000PT85.0P=0.182（K=5.5 ）0i2T=784 1965.00dT（2）系统仿真1）理论参数的仿真名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 -

16、- - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 34 页 - - - - - - - - - 8 单回路反馈仿真结构图输入理论参数的波形仿真图分析： 由图可以看出，系统上升时间内有波动，而且响应时间太大，系统性能不好，应该继续进行参数的调整。2）参数调整后的仿真：调整的理想参数为：K=4.5 550Ti150dT=196 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 34 页 - - - -

17、- - - - - 9 调整参数后得到的仿真波形分析： 调整参数后，系统可以在较快的调节时间内达到稳定，且没有超调，系统性能良好。跟踪响应试验在 4000s 时刻加入 +20 的阶跃扰动给定输入加阶跃+20 分析：由图可见，当输入信号改变时，系统的输出温度能自动跟踪输入，最终也变为1140 度，由此可见此设计效果良好，符合设计要求。扰动响应试验在 4000s 时刻加入 +/-0.02MPa 的阶跃扰动名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 34 页 - - - -

18、 - - - - - 10 pP加入阶跃 +0.02MPapP加入阶跃 -0.02MPa 分析： 由图可见，在泵出口压力Pp的阶跃变化幅度为+/-0.02 MPa 时，对系统的影响几乎可以忽略不计，能够很快进行消除，系统的抗干扰性能良好。在 4000s 时刻加入 +/-15T/hr的阶跃扰动名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 34 页 - - - - - - - - - 11 F 加阶跃 +15T/hr F 加阶跃 -15T/hr分析 ：由图可见，进料量F

19、的阶跃变化幅度为15 T/hr 时，可以在要求范围内对干扰进行消除，系统性能良好。（3）对象特性变化后的仿真特性变化后的传递函数：sssRsTsGp310exp13701.2-)()()(1；名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 34 页 - - - - - - - - - 12 sssFsTsGd250exp140022.0-)()()(114212.0)()()(2ssfsRsGVp，1712)()()(2dssPpsRsG系统正常情况下的仿真仿真机构图仿

20、真波形图分析： 在对象参数发生变化后，系统可以在较快的调节时间内达到稳定，且超调也比较小，系统性能良好，适应性强。跟踪响应试验在 4000s 时刻加入 +20 的阶跃扰动名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 12 页，共 34 页 - - - - - - - - - 13 温度设定阶跃变化+20 分析： 由图可见，当输入信号改变时，系统的输出温度能自动跟踪输入，最终也变为140 度，由此可见系统性能良好，符合设计要求。在 4000s 时刻加入 +/-0.02MPa 的阶跃扰

21、动压力 Pp 阶跃变化 +0.02MPa 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 13 页，共 34 页 - - - - - - - - - 14 压力 Pp 的阶跃扰动变化 -0.02 分析： 由图可见，在泵出口压力Pp的阶跃变化幅度为+/-0.02 MPa 时，对系统的影响几乎可以忽略不计，能够很快进行消除，系统的抗干扰性能良好。在 4000s 时刻加入 +/-15T/hr的阶跃扰动进料量 F 的阶跃变化 +15T/hr 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - -

22、- - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 14 页，共 34 页 - - - - - - - - - 15 进料量 F 的阶跃变化 -15T/hr 分析 ：由图可见，进料量F 的阶跃变化幅度为15 T/hr 时，可以在要求范围内对干扰进行消除，系统性能良好。2.Smith预估补偿控制算法Smith 预估补偿控制算法，是按照对象特性，设计一种模型加入到反馈系统中，估计出对象在扰动作用下的动态响应，提早进行补偿，使控制作用提前，从而降低超调，并加速调节过程。在这个工艺流程中，有属于大滞后的环节，加入Smith 模型，可以加快调节过

23、程，提高整个系统的性能。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 15 页，共 34 页 - - - - - - - - - 16 Gc(s)Gv(s)Gp2(s)Gp1(s)Gd2(s)Gd1(s)Gm(s)输出温度 T给定输入泵出口压力干扰进料量干扰Gp1(s)exp(- s)-Smith 预估补偿控制算法系统框图Smith 预估补偿控制算法工艺流程图1）调节阀采用气关阀“”，已由设计要求中给定。2）被控过程符号为“”。3）温度变送器的符号为“”，已由设计中给定。4）温度调

24、节器选择反作用，符号为“”。为了形成一个负反馈，所以调节器选择反作用。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 16 页，共 34 页 - - - - - - - - - 17 （1）补偿器计算：Gb(s)=Go(s) （1-e-s）=)300exp1 (13600 .2ss（2）系统仿真系统仿真结构图理想调节参数：K=12 550Ti150dT=110 正常情况下的阶跃输入响应阶跃输入 +120 响应曲线名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - -

25、 - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 17 页，共 34 页 - - - - - - - - - 18 分析： 由图可以看出，系统响应时间较快，没有超调情况，所以系统的性能良好。跟踪响应试验在 4000s 时刻加入 +20 的阶跃变化输入阶跃变化 +20 响应曲线分析： 由图可以看出， 在阶跃输入变化的情况下，系统能够较快的达到新的稳定状态，由此可见，系统的跟随性能良好。扰动输入响应试验在 4000s 时刻加入 Pp为+/-0.02MPa 的扰动Pp 的阶跃变化为 +0.02MPa 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - -

26、- - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 18 页，共 34 页 - - - - - - - - - 19 Pp 的阶跃变化为 -0.02MPa 分析： 由图可见， Pp 干扰对系统的干扰非常小，几乎可以忽略不计，说明系统对其抗干扰的能力比较好。在 4000s 时刻加入 +/-15h/Tr 的 F 的扰动F 的阶跃变化为 +15h/Tr名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 19 页，共 34 页 - - - - - -

27、 - - - 20 F 的阶跃变化为 -15h/Tr 分析 ：由图可知，在F 的扰动下，系统可以较快的重新进入稳定状态，说明系统消除扰动的能力良好。（3）系统对象特性参数改变后的系统仿真对象特性改变后相应的传递函数：sssRsTsGp310exp13701.2-)()()(1sssFsTsGd250exp140022.0-)()()(114212.0)()()(2ssfsRsGVp，1712)()()(2dssPpsRsG名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 20 页，共

28、34 页 - - - - - - - - - 21 系统的仿真结构图系统在正常输入下的相应情况在给定输入 +120 的阶跃的响应曲线分析：由图可以看出， 在改变对象的特性参数后，系统的相应虽然有小小的超调，但是不大，而且响应时间也较快，说系统的性能良好，适应性强。跟踪响应试验在 4000s 时刻，加入 +20 的阶跃响应名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 21 页，共 34 页 - - - - - - - - - 22 阶跃输入为 +20 的响应曲线分析： 由图可知， 在

29、输入发生阶跃变化时，系统能够较快的达到稳定状态，说明系统的跟随性能良好。扰动响应试验在 4000s 时刻，加入Pp的扰动Pp 扰动的阶跃变化为+0.02MPa 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 22 页，共 34 页 - - - - - - - - - 23 Pp扰动的阶跃变化为-0.02Mpa 分析： 由图可知，对Pp 扰动，系统变化不大，很快就可以消除扰动带来的影响，说明了系统的抗干扰能力强。在 4000s 时刻输入F 的扰动量F 扰动的阶跃变化为15h/Tr名师资

30、料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 23 页，共 34 页 - - - - - - - - - 24 F 的阶跃扰动变化为-15h/Tr 分析： 由图可以知道，在F 的扰动作用下，系统可以较快的重新达到稳态，说明系统的抗干扰性能良好。3.前馈-反馈控制方法前馈控制系统的原理是：当系统出现扰动时，立即将其测量出来，通过前馈控制器，根据扰动量的大小改变控制变量，以抵消对被控参数的影响。在这个系统中，由于物料流量F对系统的干扰较大，所以可以考虑设计一前馈控制环节，抑制F 对系统的扰动

31、作用，从而提高系统的性能。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 24 页，共 34 页 - - - - - - - - - 25 前馈 -反馈控制系统的系统框图前馈-反馈控制系统的工艺流程图1）调节阀采用气关阀“”，已由设计要求中给定。2）被控过程符号为“”。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 25 页，共 34 页 - - - - - - - - -

32、 26 3）温度变送器的符号为“”，已由设计中给定，温度调节器选择反作用，符号为“”。为了形成一个负反馈，所以调节器选择反作用。5）设流量变送器的符号位“+” ，为了形成一个前馈（正反馈），流量调节器应该选择正作用。（1）系统的前馈控制器环节211dGGppvmbGGG=601480) 1360(1s42ess）（=31.5s+0.7719+1s4002281.0(2)系统仿真系统的仿真结构图系统调节的理想参数：K=4.0 485Ti98dT正常的阶跃输入响应名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - -

33、- - - - - 第 26 页，共 34 页 - - - - - - - - - 27 输入阶跃响应为+120 的响应曲线分析 ;由图可以看出，系统的阶跃输入响应性能良好，没有超调量，而且调节时间比较小，系统的性能优越。 系统跟踪响应试验在 4000s 时刻输入阶跃发生变化阶跃输入变化 +20 分析： 由图可以看出， 系统在阶跃输入变化的情况下，很快可以到达新的稳定状态，说明系统的跟随性能好。在 4000s 时刻，加入Pp扰动阶跃名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 27

34、 页，共 34 页 - - - - - - - - - 28 Pp 扰动阶跃变化为+0.02MPaPp 的扰动阶跃为 -0.02Pa 分析： 由图可知，在Pp 的阶跃扰动下，系统变化很小，说明系统很快消除了扰动的影响，抗干扰性能好。在 4000s 时刻，输入F 干扰的阶跃名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 28 页，共 34 页 - - - - - - - - - 29 F 干扰的阶跃为 +15F 的扰动阶跃为 -15 分析： 由图可知，在F 扰动的作用下，系统的状态并没

35、有发生改变，因为系统的F 扰动设置了一个前馈环节，把扰动带来的影响完全补偿了，所以系统的前馈环节的作用已经得到实现。（3）对象特性发生改变后的仿真对象特性改变后的传递函数：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 29 页，共 34 页 - - - - - - - - - 30 sssRsTsGp305exp13701.2-)()()(1；sssFsTsGd245exp140022.0-)()()(114211.0)()()(2ssfsRsGVp，1711)()()(2dssP

36、psRsG系统仿真结构图正常阶跃输入情况名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 30 页，共 34 页 - - - - - - - - - 31 阶跃输入为 + 120 的响应情况分析： 改变对象的特性以后，系统的性能发生了一些改变，产生量超调量，但是都在合理的范围内，而且响应时间也比较小，说明系统的性能良好，适应性强。系统跟踪响应试验在 4000s 时刻阶跃输入改变输入阶跃变化 +20 的响应曲线分析： 由图可知，系统可以较快的跟随阶跃输入变化，说明系统的跟随性能良好。名师

37、资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 31 页，共 34 页 - - - - - - - - - 32 扰动响应试验在 4000s 时刻，扰动Pp发生阶跃变化Pp 的扰动阶跃变化为+0.02MPa Pp 的阶跃扰动变化为-0.02MPa 分析： 由图可知，扰动变化对系统的影响几乎可以忽略不计，说明系统的抗干扰性能良好。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3

38、2 页，共 34 页 - - - - - - - - - 33 在 4000s 时刻加入 F 的阶跃变化扰动F 的扰动变化为 +15h/TrF 的阶跃响应扰动变化为-15h/Tr 分析： 由图分析可知，在F 扰动变化的情况下，系统的状态几乎没有发生改变，因为系统中的前馈环节将F 扰动进行了补偿，大大的减弱了扰动，说明系统在对象特性变化情况下前馈控制环节工作仍然良好。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 33 页，共 34 页 - - - - - - - - - 34 六性能

39、对比由以上的仿真结果可知，单回路系统结构简单，易于实现， 控制效果也可到达预定要求。而 Smith 预估补偿器相对于简单控制系统加多了一个Smith 环节，将反馈回路的时延特性改善，系统的响应时间减小，系统的性能得到提高。对于前馈 -反馈控制系统，它的给定跟踪响应性能与单回路反馈系统相差不多，但是他的优点是，对其中的一个干扰量F 设置前馈控制器，是系统对这个干扰量产生的扰动可以完全补偿，抗干扰的能力大大增强。七、心得体会过程控制系统是自动化一门十分重要的课程，也是自动化领域的重要科学，所以我用十分端正的态度来面对这次的课程设计。这次课程设计大概花了两个星期的时间来准备，准备的工作包括上网查资料

40、，自己看书，跟同学讨论等等方式。这次的课程设计，通过亲身的设计体验，我感觉自己学到了很多东西。首先，通过这次的设计， 使我对自动控制系统的各种结构特性和稳定性能有了更深刻的理解，同时更好的掌握单回路反馈控制，前馈-反馈控制，和Smith 补偿控制等控制方法。其次，这是一个将书本和实际生产活动联系在一起的好途径，不再局限于脱离书本的空谈，可以往解决实际问题方面去锻炼自己的能力。除此之外， 一个很大的收获就是对matlab 软件的熟悉， 因为 matlab软件是我们自动化领域经常要用到的一款重要软件，通过这次的操作， 我感觉对这个软件有了比较深度的了解和基本的掌握。还有最重要的一点是，在做设计的过程中，那种遇到困难如何解决的方法，就是自我解决问题的方法，我觉得这才是最重要的，养成的一种探索钻研精神，对以后的学习生活都将会是很大的帮助。总的来说，这次的课程设计对我的锻炼作用真的很大。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 34 页，共 34 页 - - - - - - - - -