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![過(guò)程控制大作業(yè)_第2頁(yè)](http://file3.renrendoc.com/fileroot_temp3/2022-2/13/08dfa7f7-6a59-435c-b13f-a7fda0d8bdd5/08dfa7f7-6a59-435c-b13f-a7fda0d8bdd52.gif)
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1、自動(dòng)化儀表與過(guò)程控制課程大作業(yè)1、(15分)如圖所示為加熱爐的兩種控制方案。試分別畫(huà)出(a)、(b)所示兩種情況的方框圖,說(shuō)明其調(diào)節(jié)過(guò)程并比較這兩種控制方案的特點(diǎn)。2、(15分)如圖所示為一液體儲(chǔ)槽,需要對(duì)液位加以自動(dòng)控制。為安全起見(jiàn),儲(chǔ)槽內(nèi)液體嚴(yán)格禁止濫出,試在下述兩種情況下,分別確定調(diào)節(jié)閥的氣開(kāi)、氣關(guān)型式及調(diào)節(jié)器的正、反作用。(1)選擇流入量Qi為操縱變量;(2)選擇流出量Q0為操縱變量。(3)以上2種情況分別出其系統(tǒng)框圖。解(1)當(dāng)選擇流入量Qi為操縱變量時(shí),為滿足貯槽內(nèi)液體嚴(yán)格禁止溢出的工藝要求,執(zhí)行器應(yīng)為氣開(kāi)閥;由于被控對(duì)象是“正”作用,所以,控制器應(yīng)為“反”作用。(2)當(dāng)選擇流入量
2、Qo為操縱變量時(shí),為滿足貯槽內(nèi)液體嚴(yán)格禁止溢出的工藝要求,執(zhí)行器應(yīng)為氣關(guān)閥;此時(shí)被控對(duì)象是“反”作用,所以,控制器應(yīng)為“反”作用。3、(20分)(用MATLAB仿真實(shí)現(xiàn))實(shí)驗(yàn)測(cè)得某液位過(guò)程的矩形脈沖響應(yīng)數(shù)據(jù)如下:t(s)01020406080100120140160180h(cm)000.20.61.21.61.82.01.91.71.6H000.20.82.03.65.47.49.31112.6t(s)200220240260280300320340360380400h(cm)10.80.70.70.60.60.40.20.20.150.15H13.614.415.115.816.417.0
3、17.417.617.817.9518.1矩形脈沖幅值=20%閥門開(kāi)度變化,脈沖寬度t=20s:(1)將該矩形脈沖響應(yīng)曲線轉(zhuǎn)化為階躍響應(yīng)曲線;(2)根據(jù)階躍響應(yīng)曲線確定該過(guò)程的數(shù)學(xué)模型及相關(guān)參數(shù)(如K、T和等),并根據(jù)這些參數(shù)整定PI控制器的參數(shù),用仿真結(jié)果驗(yàn)證之。程序:按一階環(huán)節(jié)計(jì)算t=01020406080100120140160180 200 220 240 260 280 300320340360380400;h=0 0 0.2 0.82.03.65.47.49.311.0 12.6 13.6 14.4 15.1 15.8 16.417.017.417.617.817.95 18.1;
4、plot(t,h);grid on;hold on;y1=0.39*18.1;y2=0.63*18.1;plot(0,400,y1,y1);plot(0,400,y2,y2);x1,y2=ginput(1);x2,y2=ginput(1)輸出結(jié)果為x1 = 117.5115y1 = 7.0468x2 = 164.5161y2 = 11.4327波形可得:t1=117.5 t2=164.5驗(yàn)證:當(dāng)時(shí),當(dāng)時(shí),符合條件。PI整定:可得仿真模型當(dāng)延遲為0時(shí)得到:不斷更改和的數(shù)值,當(dāng) 時(shí),得到以下圖形:由圖形可以看出,基本實(shí)現(xiàn)PI調(diào)節(jié),得到較為理想的波形。4、(25分)已知副被控對(duì)象的傳遞函數(shù)為模型為,
5、主被控對(duì)象傳函為,執(zhí)行器傳遞函數(shù)為,主檢測(cè)變送器的傳遞函數(shù)為,副檢測(cè)變送器的傳遞函數(shù)為。干擾源為0.4的單位階躍信號(hào)。(1)畫(huà)出串級(jí)控制系統(tǒng)的框圖及同等條件下的單回路系統(tǒng)框圖;(2)在Matlab的Simulink下完成上面的兩個(gè)系統(tǒng);(3)設(shè)定PID調(diào)節(jié)器的參數(shù),并畫(huà)出相應(yīng)的單回路及串級(jí)控制系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線;串級(jí)控制系統(tǒng):副回路PID整定:當(dāng)副回路PID調(diào)節(jié)器參數(shù)設(shè)定為:Kp=0.5 Ki=5 Kd=0.0025時(shí),得到以下輸出波形調(diào)節(jié)Kp。Kp=0.1 Ki=5 Kd=0.0025時(shí),得到以下輸出波形基本為4;1衰減Kp=0.1,Ts=3.,調(diào)整,使Ki=1主回路PID整定:Kp=1
6、.5時(shí),Ts=20根據(jù)阻尼震蕩整定公式:,經(jīng)過(guò)調(diào)整:Kp=2,Ki=0.5,Kd=0.005,得到以下波形:完成整定單回路整定:Kp=2.5時(shí),Ts=25-8=17,得到以下波形:當(dāng)Kp=2,Ki=0.5,Kd=0.005,得到以下波形:5、(25分)已知被控對(duì)象的傳遞函數(shù)為,干擾通道的傳遞函數(shù)為,執(zhí)行器傳遞函數(shù)為,檢測(cè)變送器的傳遞函數(shù)為,干擾信號(hào)為0.4的單位階躍信號(hào)。(1)確定前饋控制器的傳遞函數(shù)Gff(s),畫(huà)出反饋-前饋控制系統(tǒng)的框圖;(2)在Matlab的Simulink下完成上面的兩個(gè)系統(tǒng);(3)設(shè)定PID調(diào)節(jié)器的參數(shù),并畫(huà)出相應(yīng)的單位階躍響應(yīng)曲線(4)加入干擾后,觀察兩系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線的變化。(1)前饋控制器傳遞函數(shù)(2)前饋系統(tǒng)反饋前饋系統(tǒng)當(dāng)Kp=0.5, 得到以下波形;Ts=33-9=24阻尼震蕩法:,波形錯(cuò)誤。經(jīng)過(guò)調(diào)整,Kp=1,Ki=0.6,Kd=0.0998,得到以下波形:要求:1、 第1和第2題可以采用手寫(xiě),其它3題要進(jìn)行仿真設(shè)計(jì),手寫(xiě)和打印均用A4紙;2、 嚴(yán)禁抄襲,發(fā)現(xiàn)
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