过程控制系统课程设计.pptx

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1、必做选题设计内容三大部分：三大部分：工业被控过程的机理建模工业被控过程的试验建模控制系统的工程整定第1页/共30页工业被控对象典型控制系统框图（单闭环）第2页/共30页广义被控对象第3页/共30页工业被控过程的建模机理法试验法（分为：时域法；频域法；统计相关法）混合建模 本设计中使用时域法中的阶跃响应曲线法：对处于开环、稳态的被控过程，使其输入量作阶跃变化，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。第4页/共30页工业被控过程的建模切线法确定一阶环节参数第5页/共30页MATLAB 软件简介MATLAB这个词代表“矩阵实验室”（matrix laborato

2、ry）。它的基本数据元素是没有维数限制的阵列（矩阵）。第6页/共30页MATLAB 软件简介 MATLAB是一种高效的工程计算语言，其典型应用主要包括以下几个方面：数学计算；算法开发；系统建模和仿真；数据分析和可视化；科学和工程绘图；第7页/共30页MATLAB变量定义变量并给变量赋值命令 可直接在命令窗口中输入：变量名=元素值。例如定义变量A为矩阵第8页/共30页MATLAB变量可直接在命令窗口中输入A=1,2,3,4;5,6,7,8;9,10,11,12。注意：同一行内不同列元素用空格或逗号分隔开，不同行之间用分号分隔。又如可直接在命令窗口中输入一个行向量A=1,2,3,4,5。第9页/共

3、30页MATLAB二维绘图简介使用plot命令绘制图形n其中x,y可为向量或矩阵,当x,y同为n维向量时，使用该命令，将绘制出以向量x的元素为横坐标，y向量对应元素为纵坐标的图形。第10页/共30页控制器参数工程整定方法方法一：经验法：根据经验和先验知识确定一组参数，然后根据各参数的影响，调整参数，直至满意为止。第11页/共30页控制器参数工程整定方法方法二：临界比例度（带）法：比例度（带）(%)：与比例系数Kc成反比关系。这种整定方法是在闭环情况下进行的。设TI=，TD=0，使控制器工作在纯比例情况下，将比例带由大逐渐变小(对应的比例系数Kc由小逐渐变大)，使系统的输出响应呈现等幅振荡。第1

4、2页/共30页临界比例度法第13页/共30页临界比例度法整定经验公式STi(S)Td(S)P2SPI2.2STS/1.2PID1.6S0.5TS0.125TSn最后对参数进行微调，直到动态过程满意为止。第14页/共30页控制器参数工程整定方法方法三：衰减曲线法：在闭环系统中，先把控制器设置为纯比例作用，然后把 比例带由大逐渐减小(对应的比例系数Kc由小逐渐变大)，加阶跃扰动观察输出响应的衰减过程，直至出现4:1衰减过程为止。第15页/共30页衰减曲线法这时的比例带称为4:1衰减比例带，用S表示之。相邻两波峰间的距离称为4:1衰减周期TS，记录S和TS。第16页/共30页衰减曲线法按如下经验公式

5、整定 （%）TI(S)TD(S)PSPI1.2S0.5TSPID0.8S0.3TS0.1 TS n最后对参数进行微调，直到动态过程满意为止。第17页/共30页方法四：响应曲线法：如果被控对象是一阶惯性环节，或具有很小滞后的一阶惯性环节，若用临界比例带法或阻尼振荡法（4:1衰减）就有难度。对于这种情况，可采用下述的响应曲线法来整定控制器的参数。控制器参数工程整定方法第18页/共30页响应曲线法方法三：响应曲线法：令控制器的输出为幅度为x0,的阶跃信号，则对象经测量变送器后的输出Y（t）。第19页/共30页响应曲线法由该图可确定、T和 Kc。第20页/共30页响应曲线法通过下式将比例系数转化为比例

6、度：第21页/共30页响应曲线法利用下表所示的经验公式，就可计算出对应于衰减率为4:1时控制器的相关参数。第22页/共30页使用MATLAB建立仿真模型首先在命令窗口中键入“simulink”命令或在MATLAB工具条上用鼠标左键单击相应的工具按钮都可以起动simulink模块库浏览器窗口。第23页/共30页simulink模块库浏览器窗口模块库目录树第24页/共30页新建仿真模型 设置仿真时间第25页/共30页设置各模块参数、保存模型、运行仿真 上述仿真模型各个模块可从Continuous、Math Operations、Sinks、Sources子库中找到。第26页/共30页被控对象的单位阶跃响应数据被控对象的单位阶跃响应数据见任务书。注意：数据分为3个版本，分别对应学号：3n，3n+1，3n+2。第27页/共30页设计报告内容及格式要求详细要求见设计任务书。注意：1.封面和评分表使用统一给定的格式。2.将任务书装订到设计报告的最前面（封面之后）。3.将成绩评定表装订到设计报告的最后面（最后一页）。第28页/共30页课程设计报告装订顺序从前到后依次为：封面（给定）任务书（给定）目录正文参考文献（不少于5个）评分表（给定）第29页/共30页感谢您的观看！第30页/共30页