計(jì)算機(jī)控制技術(shù)錄播

1、計(jì)算機(jī)控制應(yīng)用舉例計(jì)算機(jī)控制應(yīng)用舉例 下圖為氧化爐對(duì)象，工藝要求氧化爐內(nèi)的反應(yīng)溫度恒定，一般通過氧下圖為氧化爐對(duì)象，工藝要求氧化爐內(nèi)的反應(yīng)溫度恒定，一般通過氧 化爐的氨氣和氧氣比恒定來實(shí)現(xiàn)，但氨管壓力波動(dòng)會(huì)影響氨氣流量變化爐的氨氣和氧氣比恒定來實(shí)現(xiàn)，但氨管壓力波動(dòng)會(huì)影響氨氣流量變 化，空氣含氧量會(huì)隨環(huán)境發(fā)生變化。化，空氣含氧量會(huì)隨環(huán)境發(fā)生變化。 1、確定被控對(duì)象，輸出量和控制參數(shù)、確定被控對(duì)象，輸出量和控制參數(shù) 2、給出對(duì)象模型的建立方法、給出對(duì)象模型的建立方法 3、如對(duì)象具有一階慣性和純滯后，給出合適的控制方案、如對(duì)象具有一階慣性和純滯后，給出合適的控制方案 4、給出、給出MATLAB下下

2、的最少拍和的最少拍和PID控制的對(duì)比效果控制的對(duì)比效果 計(jì)算機(jī)控制的工業(yè)應(yīng)用計(jì)算機(jī)控制的工業(yè)應(yīng)用-例例1 1、確定被控對(duì)象，被控參數(shù)和控制參數(shù)、確定被控對(duì)象，被控參數(shù)和控制參數(shù) 2、給出對(duì)象模型的建立方法、給出對(duì)象模型的建立方法 被控對(duì)象：氧化爐；被控參數(shù)：氧化爐的溫度；被控對(duì)象：氧化爐；被控參數(shù)：氧化爐的溫度； 控制參數(shù)：氨調(diào)節(jié)閥的開度控制參數(shù)：氨調(diào)節(jié)閥的開度 3、如對(duì)象具有一階慣性和純滯后，給出合適的控制方案、如對(duì)象具有一階慣性和純滯后，給出合適的控制方案 有有3種建模方法：種建模方法： 1）基于機(jī)理的建模）基于機(jī)理的建模 2）基于數(shù)據(jù)的建模）基于數(shù)據(jù)的建模 3）半機(jī)理半數(shù)據(jù)的建模）半機(jī)理

3、半數(shù)據(jù)的建模 1）PID控制方法；控制方法； 2）Smith預(yù)估控制方法；預(yù)估控制方法； 3）大林算法控制方法）大林算法控制方法 4) 最少拍控制方法；最少拍控制方法； 5）前饋反饋控制方法）前饋反饋控制方法 4 4、給出、給出MATLABMATLAB下下 的最少拍和的最少拍和PIDPID控制的對(duì)比效果控制的對(duì)比效果 s e S SG 100 170 1 )( s e S SG 100 175 1 )( 1 1）PIDPID控制器控制器 s e S SG 100 170 1 )( s e S SG 100 175 1 )( 2 2）最少拍控制器）最少拍控制器 結(jié)論：結(jié)論： ：由仿真結(jié)果可以看出

4、，對(duì)于具有一階慣性加純滯后性質(zhì)的對(duì)象，采用：由仿真結(jié)果可以看出，對(duì)于具有一階慣性加純滯后性質(zhì)的對(duì)象，采用 PID控制會(huì)有一定的超調(diào)量，而采用最小拍控制沒有超調(diào)量，經(jīng)過一拍后控制會(huì)有一定的超調(diào)量，而采用最小拍控制沒有超調(diào)量，經(jīng)過一拍后 輸出就會(huì)達(dá)到穩(wěn)定。輸出就會(huì)達(dá)到穩(wěn)定。 ：對(duì)于最小拍控制系統(tǒng)，當(dāng)改變控制對(duì)象的模型參數(shù)時(shí)，其控制效果則：對(duì)于最小拍控制系統(tǒng)，當(dāng)改變控制對(duì)象的模型參數(shù)時(shí)，其控制效果則 變差，可見，最小拍控制器依賴于對(duì)象的數(shù)學(xué)模型；變差，可見，最小拍控制器依賴于對(duì)象的數(shù)學(xué)模型； ：可以采用慣性因子法來提高對(duì)輸入信號(hào)和對(duì)象參數(shù)變化的適應(yīng)性。它：可以采用慣性因子法來提高對(duì)輸入信號(hào)和對(duì)象參數(shù)

5、變化的適應(yīng)性。它 以損失控制的有限拍無差性質(zhì)為代價(jià)，從而使系統(tǒng)對(duì)多種類型的輸入有較以損失控制的有限拍無差性質(zhì)為代價(jià)，從而使系統(tǒng)對(duì)多種類型的輸入有較 滿意的響應(yīng)。滿意的響應(yīng)。 計(jì)算機(jī)控制的工業(yè)應(yīng)用計(jì)算機(jī)控制的工業(yè)應(yīng)用-例例2 1 1）溫度控制對(duì)象建模方法）溫度控制對(duì)象建模方法 2 2）解決純滯后對(duì)不穩(wěn)定的影響）解決純滯后對(duì)不穩(wěn)定的影響 SmithSmith預(yù)估控制思想預(yù)估控制思想 數(shù)字化數(shù)字化SmithSmith預(yù)估控制器的實(shí)現(xiàn)預(yù)估控制器的實(shí)現(xiàn) s p p s esG sT Ke sG )( 1 )( 1 )( sT K sG p p 1 )1 ( )( sT eK sD p s 設(shè)被控對(duì)象的傳

6、遞函數(shù)為 式中 Smith補(bǔ)償器為： 離散化處理為： 1 1 1 1 1 )1 ( 1 )1 ()1 ( )( za zb z sT eK s e ZzD N p sTs 式中， ， ， （取整數(shù)）。 p TT ea 1 )1 ( 1 p TT eKb T N 仿真仿真 計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)SmithSmith預(yù)估控制器仿真預(yù)估控制器仿真 仿真結(jié)果仿真結(jié)果 L=8，對(duì)象參數(shù)不失配，對(duì)象參數(shù)不失配L=8，對(duì)象參數(shù)失配，對(duì)象參數(shù)失配 試用試用16位的位的CPU、多路開關(guān)、采樣保持器、多路開關(guān)、采樣保持器、 AD574、DA1210等硬件設(shè)計(jì)一鍋爐系統(tǒng)的介質(zhì)等硬件設(shè)計(jì)一鍋爐系統(tǒng)的介質(zhì) 溫度、液位的調(diào)節(jié)系統(tǒng)。

7、要求：溫度、液位的調(diào)節(jié)系統(tǒng)。要求： 1）選擇硬件；）選擇硬件； 2）畫出整個(gè)硬件系統(tǒng)的框圖；）畫出整個(gè)硬件系統(tǒng)的框圖； 3) 畫出軟件實(shí)現(xiàn)的框圖畫出軟件實(shí)現(xiàn)的框圖 硬件通道設(shè)計(jì)硬件通道設(shè)計(jì)-例例3 1）選擇硬件；）選擇硬件； 16位單片機(jī)、位單片機(jī)、CD4052多路開關(guān)、多路開關(guān)、LF398、 AD574、DA1210、 溫度傳感器、壓力傳感器、溫度調(diào)節(jié)閥、液位調(diào)節(jié)閥溫度傳感器、壓力傳感器、溫度調(diào)節(jié)閥、液位調(diào)節(jié)閥 設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)方案 溫度溫度 調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)閥 液位液位 調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)閥 D/A1210 總總 線線 D/A1210 V/I V/I 鎖存器鎖存器1 鎖存器鎖存器2 信號(hào)調(diào)理信號(hào)調(diào)理 鍋鍋 爐爐 系系 統(tǒng)統(tǒng) 傳感器傳感器 CD 4052 多多 路路 開開 關(guān)關(guān) LF398 電橋電橋