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1、过程控制系统课程设计,设计课题：工业被控过程建模与控制器参数的工程整定（每个班对象数据不同）设计时间：20-21周（）统一答疑时间：6月28日、7月2日上午8:30答疑地点：4-411,过程控制系统课程设计,答辩时间：7月5日上午8：30开始答辩地点：4-411,课程设计内容,大体分以下两大部分：工业被控过程的建模控制系统的工程整定,工业被控对象,典型控制系统框图（单闭环）,广义被控对象,工业被控过程的建模,机理法（见教材或课程设计指导书）试验法（测试法：时域方法；频域方法；统计相关法）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
2、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。,工业被控过程的建模,切线法确定一阶环节参数,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；,MATLAB 软件简介,MATLAB这个词代表“矩阵实验室”（matrix laboratory）。它的基本数据元素是没有维数限制的阵列（矩阵）。,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,MATLAB变量,可直接在命令窗口中输入A=1,2,3,4;5,6,7,8;
3、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。,MATLAB二维绘图简介,使用plot命令绘制图形,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。,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。注意：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。,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
4、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。,临界比例度法,临界比例度法整定经验公式,最后对参数进行微调，直到动态过程满意为止。,衰减曲线法,方法二：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。,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。,衰减曲线法,按如下经验
5、公式整定,最后对参数进行微调，直到动态过程满意为止。,响应曲线法,方法三：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。,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），,响应曲线法,由该图可确定、T和 Kc。,响应曲线法,通过下式将比例系数转化为比例度：,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。,使用MATLAB建立仿真模型,首先在命令窗口中键入“simu
6、link”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。,simulink模块库浏览器窗口,模块库目录树,新建仿真模型,设置仿真时间,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。设置各模块参数、保存模型、运行仿真参见设计指导书。,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和课程设计指导书。注意：每个班的数据不一样。,设计说明书（报告）内容及格式要求,详细要求见设计指导书。注意：封面使用统一给定的格式。将任务书装订到设计说明书（报告）的最前面（封面之后）。将成绩评定表装订到设计说明书（报告）的最后面（最后一页）。,
