水泵流量控制系統(tǒng)課程設計好的

1、學 號：課 程 設 計題 目水泵流量控制系統(tǒng)設計學 院自動化學院專 業(yè)自動化班 級皇馬姓 名皇馬指導教師2013年1月15日課程設計任務書學生姓名： 專業(yè)班級： 指導教師： 工作單位： 自動化學院 題 目: 水泵流量控制系統(tǒng)設計 初始條件：1. 課程設計輔導資料：“過程控制系統(tǒng)和應用”、“過程控制系統(tǒng)與儀表”、“過程控制儀表及控制系統(tǒng)”、“過程控制系統(tǒng)及儀表”等；2. 先修課程：儀表與過程控制系統(tǒng)等。3. 主要涉及的知識點： 過程控制儀表、控制系統(tǒng)、被控過程等要求完成的主要任務: （包括課程設計工作量及其技術要求，以及說明書撰寫等具體要求）1. 課程設計時間：1.5周；2. 課程設計內容：根據(jù)

2、指導老師給定的題目，按規(guī)定選擇其中1套完成； 本課程設計統(tǒng)一技術要求：研讀輔導資料對應章節(jié)，對選定的設計題目所涉及的生產工藝和控制原理進行介紹，針對具體設計選擇相應的控制參數(shù)、被控參數(shù)以及過程檢測控制儀表，并畫出控制流程圖及控制系統(tǒng)方框圖。3. 課程設計說明書按學?！罢n程設計工作規(guī)范”中的“統(tǒng)一書寫格式”撰寫，具體包括： 目錄； 摘要； 生產工藝和控制原理介紹； 控制參數(shù)和被控參數(shù)選擇； 控制儀表及技術參數(shù)； 控制流程圖及控制系統(tǒng)方框圖； 總結與展望；（設計過程的總結，還有沒有改進和完善的地方）； 課程設計的心得體會（至少500字）； 參考文獻（不少于5篇）； 其它必要內容等。時間安排：具體時

3、間設計內容1月2日指導老師就課程設計內容、設計要求、進度安排、評分標準等做具體介紹。學生確定選題，明確設計要求1月3日開始查閱資料，了解系統(tǒng)生產工藝和控制原理。1月4日確定系統(tǒng)所需檢測元件、執(zhí)行元件、調節(jié)儀表技術參數(shù)1月7日1月8日確定控制流程圖及控制系統(tǒng)方框圖1月9日1月10日撰寫課程設計說明書1月11日答辯并上交課程設計說明書指導教師簽名： 2012 年 12 月 27 日系主任（或責任教師）簽名： 年 月 日目錄摘要51 設計目的與要求61.1 設計目的61.2 設計的意義61.3 要求完成的主要任務72 自來水廠生產工藝72.1 生產工藝72.2 生產工藝流程圖83 系統(tǒng)結構設計93.

4、1 控制方案93.2 系統(tǒng)結構94被控變量與控制變量選擇104.1被控變量選擇原則104.2控制變量選擇原則104.3本系統(tǒng)被控變量與控制變量的選擇115檢測環(huán)節(jié)設計115.1檢測環(huán)節(jié)設計原則115.2本系統(tǒng)檢測環(huán)節(jié)設計126執(zhí)行器設計136.1執(zhí)行器設計原則136.2本系統(tǒng)執(zhí)行器設計147調節(jié)器設計147.1調節(jié)器正反作用選取147.2調節(jié)器規(guī)律的選擇147.3調節(jié)器參數(shù)整定17總結與展望19課程設計心得體會21參考文獻22摘要隨著科學技術的迅猛發(fā)展，自動化技術在工業(yè)，農業(yè)，科技及人們日常生活中發(fā)揮著重要的作用。過程控制通常是指連續(xù)生產過程的自動控制，是自動化技術最重要的組成部分之一。其應用

5、范圍覆蓋石油、化工、制藥、生物、醫(yī)療、水利、電力、冶金、輕工、紡織、建材、核能、環(huán)境等許多領域，在國民經濟中占有極其重要事務地位。過程控制的主要任務是對生產過程的有關的參數(shù)進行控制。使其保持恒定或按一定規(guī)律變化，在保證總質量和生產的前提下，使連續(xù)型生產過程自動地進行下去。連續(xù)生產過程中，流量是一個很重要的參數(shù)。 在連續(xù)生產過程中，有各種物料在工藝設備間傳送。為了有效地進行生產操作和工藝控制，經常需要測量介質（液體、氣體和蒸汽等）的流量。同時，為了進行經濟核算，也需要知道在一段時間內流過的介質總量。所以，流量監(jiān)測是控制生產和進行經濟核算所必需的一個重要手段。按照控制任務要求，流量控制系統(tǒng)一般是定

6、值的，根據(jù)較快較準較穩(wěn)得性能要求，采用單閉環(huán)控制系統(tǒng)，控制規(guī)律是PID控制規(guī)律。閉環(huán)相比開環(huán)可以減小誤差，滿足需要。流量控制系統(tǒng)一般有四部分組成，控制器、執(zhí)行器、被控對象以及流量檢測傳感變送器?？刂破鞯妮斎胗山o定與反饋的偏差決定，控制器的輸出控制調節(jié)閥，從而控制被控對象。傳感變送器將被控變量檢測并變送到輸入端與給定進行比較，得到的偏差作為控制器的輸入，閉環(huán)控制系統(tǒng)是按偏差控制的，因而性能比較優(yōu)越。我本次進行的課程設計是儀表與過程控制系統(tǒng)的設計，題目是水泵流量控制系統(tǒng)設計，設計一個閉環(huán)流量控制系統(tǒng)，使流量能滿足要求，從而保證總質量和生產的前提下，使連續(xù)型生產過程自動地進行下去。關鍵詞：過程控制

7、流量控制 閉環(huán)控制系統(tǒng)水泵流量控制系統(tǒng)的設計1 設計目的與要求1.1 設計目的給定量Qs偏差Qi調節(jié)器D/A電子閥流量對象內容器擾動f流量變送器無紙記錄儀A/D反饋Qf-+ 圖1 水泵流量控制系統(tǒng)原理圖PID智能調節(jié)器本次課程設計的目的在于培養(yǎng)學生綜合運用理論知識來分析和解決實際問題的能力，使學生通過自己動手對一個工業(yè)過程控制對象進行儀表設計與選型，使學生加深對儀表控制及其理論與設計的進一步認識。課程設計的主要任務是設計工業(yè)生產過程經常遇到的壓力、流量、液位及溫度控制系統(tǒng)，使學生將理論與實踐有機地結合起來，有效的鞏固與提高理論教學效果。如圖1所示，這是一個流量控制系統(tǒng)原理圖，按照生產的要求，一

8、般設計成定值控制系統(tǒng)，要求流量穩(wěn)定在某個值，根據(jù)較快較穩(wěn)較準和抗干擾的性能要求下，采用單閉環(huán)控制結構和PID控制規(guī)律，閉環(huán)控制系統(tǒng)相比開環(huán)系統(tǒng)，性能更加優(yōu)越。對自來水廠用泵將水打入水槽（泵1和泵2同時用），以備下一道工藝生產需要，進行設計將流量控制在5003立方米/小時，以滿足生產要求。1.2 設計的意義本次課程設計是為過程控制儀表課程而開設的綜合實踐教學環(huán)節(jié)，是對以前學的傳感與檢測技術、自動控制原理、儀表與過程控制系統(tǒng)、計算機控制技術等前期課堂學習內容的綜合應用，使學生加深對過去已修課程知識的理解，運用本課程所學的基本理論和方法，同時綜合計算機控制技術，傳感與檢測技術，解決生產過程控制領域的

9、實際問題，為學生今后從事過程控制領域的工和學習作打下堅實的基礎。，它能使我們更可能早的接觸到生產過程領域的知識，因此本次此課程在教學計劃中具有重要的地位和作用。1.3 要求完成的主要任務 （1）、了解被控對象及自來水廠的生產工藝（2）、繪制水泵流量控制系統(tǒng)方案圖（3）、確定系統(tǒng)所需檢測元件、執(zhí)行元件、調節(jié)儀表技術參數(shù)（4）、撰寫系統(tǒng)調節(jié)原理及調節(jié)過程說明書2 自來水廠生產工藝2.1 生產工藝 眾所周知，由于自然因素和人為因素，原水里含有各種各樣的雜質。從給水處理角度考慮，這些雜質可分為懸浮物、膠體、溶解物三大類。城市水廠凈水處理的目的就是去除原水中這些會給人類健康和工業(yè)生產帶來危害的懸浮物質、

10、膠體物質、細菌及其他有害成分，使凈化后的水能滿足生活飲用及工業(yè)生產的需要。市自來水總公司水廠采用常規(guī)水處理工藝，它包括混合、反應、沉淀、過濾及消毒幾個過程。 （1）混凝反應處理 原水經取水泵房提升后，首先經過混凝工藝處理，即： 原水 + 水處理劑 混合 反應 礬花水 自藥劑與水均勻混合起直到大顆粒絮凝體形成為止，整個稱混凝過程。常用的水處理劑有聚合氯化鋁、硫酸鋁、三氯化鐵等。汕頭市使用的是堿式氯化鋁。根據(jù)鋁元素的化學性質可知，投入藥劑后水中存在電離出來的鋁離子，它與水分子存在以下的可逆反應： Al3+ + 3H2O Al(OH)3 + 3H+ 氫氧化鋁具有吸附作用，可把水中不易沉淀的膠粒及微小

11、懸浮物脫穩(wěn)、相互聚結，再被吸附架橋，從而形成較大的絮粒，以利于從水中分離、沉降下來。 混合過程要求在加藥后迅速完成?；旌系哪康氖峭ㄟ^水力、機械的劇烈攪拌，使藥劑迅速均勻地散于水中。 經混凝反應處理過的水通過道管流入沉淀池，進入凈水第二階段。 （2）沉淀處理 混凝階段形成的絮狀體依靠重力作用從水中分離出來的過程稱為沉淀，這個過程在沉淀池中進行。水流入沉淀區(qū)后，沿水區(qū)整個截面進行分配，進入沉淀區(qū)，然后緩慢地流向出口區(qū)。水中的顆粒沉于池底，污泥不斷堆積并濃縮，定期排出池外。 （3）過濾處理 過濾一般是指以石英砂等有空隙的粒狀濾料層通過黏附作用截留水中懸浮顆粒，從而進一步除去水中細小懸浮雜質、有機物、

12、細菌、病毒等，使水澄清的過程。 （4）濾后消毒處理 水經過濾后，濁度進一步降低，同時亦使殘留細菌、病毒等失去渾濁物保護或依附，為濾后消毒創(chuàng)造良好條件。消毒并非把微生物全部消滅，只要求消滅致病微生物。雖然水經混凝、沉淀和過濾，可以除去大多數(shù)細菌和病毒，但消毒則起了保證飲用達到飲用水細菌學指標的作用，同時它使城市水管末梢保持一定余氯量，以控制細菌繁殖且預防污染。消毒的加氯量（液氯）在1.0-2.5g/m3之間。主要是通過氯與水反應生成的次氯酸在細菌內部起氧化作用，破壞細菌的酶系統(tǒng)而使細菌死亡。消毒后的水由清水池經送水泵房提升達到一定的水壓，在通過輸、配水管網送給千家萬戶。 2.2 生產工藝流程圖首

13、先從泵房將水打到水池，經初濾，再加水沉淀劑聚合、過濾得到清水，加氯氣消毒（小水廠加二氧化氯），將水儲入清水池備用，再經高壓泵壓出供水。流程圖如圖2-1所示。進水泵-蓄水池-澄清池-過濾池-加藥池-過濾池-澄清池-出水泵圖2-1 自來水廠生產工藝流程圖3 系統(tǒng)結構設計3.1 控制方案 整個過程控制系統(tǒng)由控制器、調節(jié)器、測量變送、被控對象四部分組成。在本次過程控制系統(tǒng)中控制器為計算機，采用的算法為PID控制規(guī)律，調節(jié)器為電磁閥，測量變送為HB、FT兩個組成，被控對象為流量PV。結構組成如下圖3-1所示。當系統(tǒng)啟動后，水泵開始抽水，通過管道將水送到水箱，由HB返回信號，判斷是加大調節(jié)閥流量還是減小調

14、節(jié)閥流量。若需要加大（即水位過低），則通過電磁閥控制流量的大小，加大流量，從而保證流量控制在5003立方米/小時；若不需要，則通過電磁閥使流量保持或減小。3.2 系統(tǒng)結構過程控制系統(tǒng)由四大部分組成，分別為控制器、調節(jié)器、被控對象、測量變送。本次設計為流量回路控制，即為閉環(huán)控制系統(tǒng)，如下圖3-1。 圖3-1 流量單回路控制系統(tǒng)框圖4被控變量與控制變量選擇4.1被控變量選擇原則根據(jù)被控參數(shù)的選擇與生產工藝密切相關，被控參數(shù)的選擇通常有兩種方法。一種是選擇能直接反映生產過程中產量和質量，又易于測量的參數(shù)作為被控參數(shù)，稱為直接參數(shù)法。如果生產過程是按質量指標進行控制，按理應以直接反映產品質量的變量作為

15、被控參數(shù)，但有時由于缺乏檢測直接反映產品質量參數(shù)的有效手段，無法對產品質量參數(shù)進行直接檢測；雖能檢測，但檢測信號很微弱或滯后很大，直接參數(shù)檢測不能及時、正確地反映生產過程的實際情況。這時可以選擇與質量指標有單值對應關系、易于測量的變量作為被控參數(shù)，簡介反映產品質量、生產過程的實際情況。在選擇被控參數(shù)時，還要求所選參數(shù)有足夠的靈敏度。選取被控參數(shù)的基本原則是首先考慮選擇對產品產量和質量、安全生產、經濟運行和環(huán)境保護具有決定性作用、可直接測量的工藝參數(shù)為被控參數(shù)；當直接參數(shù)不易測量，或其測量之后很大時，應選擇一個易于測量，與直接參數(shù)有單值關系的簡接參數(shù)作為被控參數(shù)；同時兼顧工藝上的合理性和所用儀表

16、的性能及經濟性。4.2控制變量選擇原則設計單回路控制系統(tǒng)時，選擇控制變量的原則可歸納為以下幾條：1)控制變量應是可控的，即工藝上允許調節(jié)的變量。2)控制變量一般應比其他干擾對被控參數(shù)的影響靈敏。為此，應通過合理選擇控制變量，使控制通道的放大系數(shù)大、時間常數(shù)小、純滯后時間越小越好。3)為使干擾對被控參數(shù)的影響小，應使干擾通道的放大系數(shù)盡可能小、時間常數(shù)盡可能大。擾動引入系統(tǒng)(控制通道)的位置要遠離被控參數(shù)，盡可能靠近調節(jié)閥(控制器)。4)被控過程存在多個時間常數(shù)，在選擇設備及控制參數(shù)時，應盡量使時間常數(shù)錯開，使其中一個時間常數(shù)比其他時間常數(shù)大很多，同時注意減小其他時間常數(shù)。這一原則同樣適用于控制

17、器、調節(jié)閥和測量變送器時間常數(shù)的選擇?？刂破?、調節(jié)閥和測量變送器(三者均為系統(tǒng)控制通道中的環(huán)節(jié))的時間常數(shù)應遠小于被控過程中最大的時間常數(shù)(這個時間常數(shù)一般難以改變)。5)在選擇控制變量時，除了從提高控制品質的角度考慮外，還要考慮工藝的合理性與生產效率及生產過程的經濟性。一般不宜選擇生產負荷作為控制變量，因為生產負荷直接關系到產品的產量或者用戶的需求，不允許控制。另外，從經濟性考慮，應盡可能地降低物料與能量的消耗。4.3本系統(tǒng)被控變量與控制變量的選擇由設計任務和以上分析可知，本系統(tǒng)要求維持出口水流量恒定，并且出口流量也是易于檢測的，所以選擇出口水流量作為該系統(tǒng)的被控變量。在選擇控制變量時，要從

18、所有允許控制的變量中盡可能地選擇一個對被控參數(shù)影響顯著、控制性能好的輸入變量作為控制變量。水的流量是較易于控制的，通過調節(jié)閥就可以控制住，所以選擇水的流量作為本系統(tǒng)的控制變量。5檢測環(huán)節(jié)設計5.1檢測環(huán)節(jié)設計原則過程控制系統(tǒng)中的檢測元件指的是用于參數(shù)檢測的傳感器、變送器。傳感器、變送器完成對被控參數(shù)以及其他一些參數(shù)、變量的檢測，并將測量信號傳送至控制器。測量信號是調節(jié)器進行控制的基本依據(jù)，被控參數(shù)迅速、準確地測量是實現(xiàn)高性能控制的重要條件。下面介紹傳感器、變送器選擇的一些原則及使用中應注意的一些事項。(1)傳感器、變送器測量范圍與精度等級的選擇在控制系統(tǒng)設計時，對要檢測的參數(shù)和變量都有明確的測

19、量精度要求，參數(shù)與變量可能的變化范圍一般都是已知的。因此，在傳感器與變送器的選擇時，應按照生產過程的工藝要求，首先確定傳感器與變送器合適的測量范圍與精度等級。(2)盡可能選擇時間常數(shù)小的傳感器、變送器傳感器、變送器都有一定的響應時間，特別是測溫元件。這些時間和純滯后必然造成測量滯后；對于氣動儀表，由于現(xiàn)場傳感器與控制室儀表間的信號通過管道傳遞，還存在一定的傳送滯后。因此，控制系統(tǒng)中測量環(huán)節(jié)的常數(shù)不能太大，最好選用惰性小的快速測量元件。必要時，可以在測量元件之后引入微分環(huán)節(jié)，利用它的超前作用來補償測量元件引起的動態(tài)誤差。對于傳送滯后較大的氣動信號，一般氣壓信號管路不能超過300m，直徑不能小于6

20、mm，或者用閥門定位器、氣動放大器增大輸出功率，以減小傳送滯后。在可能的情況下，現(xiàn)場與控制室之間的信號盡量采用電信號傳遞，必要時可用氣-電轉換器將氣信號轉換為電信號，以減小傳送滯后。(3)合理選擇檢測點，減小測量純滯后要合理地選擇測量信號的檢測點，避免由于傳感器安裝位置不合適引起的純滯后。純滯后使測量信號不能及時反映被控變量的變化，從而使控制品質降低，所以在選定測量傳感器的安裝位置時，一定要注意盡量減小純滯后。另外，檢測位置的選擇還要使檢測參數(shù)能夠真實反映生產過程的狀態(tài)，因此，盡量將傳感器安裝在能夠直接代表生產過程狀態(tài)的位置。(4)測量信號的處理1)測量信號校正與補償。測量某些參數(shù)時，測量值要

21、受到其他參數(shù)的影響，為了保證測量精度，需要進行校正與補償處理。2)測量噪聲的抑制。在測量某些過程參數(shù)時，由于其本身特點和環(huán)境干擾的存在，測量信號中含有干擾噪聲，如不采用措施，將會影響系統(tǒng)控制等質量。3)測量信號的線性化處理。一些檢測傳感器的非線性，使傳感器的檢測信號與被測參數(shù)間呈非線性關系。在系統(tǒng)設計時，應根據(jù)具體情況確定是否進行線性化處理。5.2本系統(tǒng)檢測環(huán)節(jié)設計流量傳感器用來對電動調節(jié)閥的主流量和干擾回路的干擾流量進行檢測。根據(jù)本試驗裝置的特點，采用工業(yè)用的LDS-10S型電磁流量傳感器，公稱直徑10mm，流量0.03m3/h,壓力1.6Mpmax,4-20mA標準信號輸出?？膳c顯示，記錄

22、儀表，積算器或調節(jié)器配套。避免了渦輪流量計非線性與死區(qū)大的致命缺點，確保實驗效果能達到教學要求。主要優(yōu)點：(1)采用整體焊接結構，密封性好；(2)結構簡單可靠，內部無活動部件，幾乎無壓力損失；(3)采用低頻矩形波勵磁，抗干擾性能好，零點穩(wěn)定；(4)儀表反映靈敏，輸出信號與流量呈線性關系,量程比寬；(5)流量轉換器采用LDZ-4型電磁流量傳感器配套使用，輸入信號：00.4mV輸出信號：420mA DC, 許負載電阻為0750歐姆，基本誤差：輸出信號量程的0.5%。6執(zhí)行器設計6.1執(zhí)行器設計原則過程控制使用最多的是由執(zhí)行機構和調節(jié)閥組成的執(zhí)行器。從提高系統(tǒng)控制品質、增強生產系統(tǒng)及設備安全性的角度

23、，對控制系統(tǒng)設計中有關執(zhí)行器選型需要關注的問題進行簡單的說明。(1)調節(jié)閥工作區(qū)間的選擇。在過程控制過程中，確定控制閥的口徑尺寸是選擇控制閥的重要內容之一，在正常工況下要求調節(jié)閥的開度在15%85%之間。如果調節(jié)閥口徑選得過小，當系統(tǒng)受到較大的擾動時，調節(jié)閥工作在全開或全關的飽和狀態(tài)，使系統(tǒng)暫時處于失控工況，這對擾動偏差的消除不利；同樣，調節(jié)閥口徑選得過大，閥門長時間處于小開度工作狀態(tài)，閥門的不平衡力較大，閥門調節(jié)靈敏度低，工作特性差，甚至會產生振蕩或調節(jié)失靈的情況。因此，調節(jié)閥口徑選擇一定要合適。(2)調節(jié)閥的流量特性選擇。調節(jié)閥的流量特性選擇一般分兩步進行。首先要根據(jù)生產過程的工藝參數(shù)和對

24、控制系統(tǒng)的工藝要求，確定工作流量特性，然后根據(jù)工作流量特性相對于理想流量特性的畸變關系，求出對應的理想流量特性，確定閥門的選型。(3)調節(jié)閥的氣開、氣關作用方式選擇。調節(jié)閥開、關作用方式的選擇主要以不同生產工藝條件下，人員安全、生產安全、系統(tǒng)及設備安全的需要為首要依據(jù)。6.2本系統(tǒng)執(zhí)行器設計電動調節(jié)閥對控制回路流量進行調節(jié)。采用德國PSL202型智能電動調節(jié)閥，無需配伺服放大器，驅動電機采用高性能稀土磁性材料制造的同步電機，運行平穩(wěn)，體積小，力矩大，抗堵轉，控制精度高。控制單元與電動執(zhí)行機構一體化，可靠性高，操作方便，并可與計算機配套使用，組成最佳調節(jié)回路。有輸入控制信號4-20mA及單相電源

25、即可控制與轉實現(xiàn)對壓力流量溫度壓力等參數(shù)的調節(jié)，具有體積小，重量輕，連線簡單，泄漏量少的優(yōu)點。采用PS電子式直行程執(zhí)行機構，4-20mA閥位反饋信號輸出雙導向單座柱塞式閥芯，流量具有等百分比特性，直線特性和快開特性，閥門采用彈簧連接，可預置閥門關斷力，保證閥門的可靠關斷，防止泄露。性能穩(wěn)定可靠，控制精度高，使用壽命長等優(yōu)點。7調節(jié)器設計7.1調節(jié)器正反作用選取調節(jié)器的輸出決定于被控參數(shù)的測量值與設定值之差，被控參數(shù)的測量值與設定值變化，對輸出的作用方向是相反的。當設定值不變時，隨著測量值的增加，調節(jié)器的輸出也增加，則稱為“正作用”方式；同樣，當測量值不變，設定值減小時，調節(jié)器輸出增加，稱為“反

26、作用”方式。反之，如果測量值增加或設定值減小時，調節(jié)器輸出減小，則稱為“反作用”方式。調節(jié)器正、反作用方式的選擇是在調節(jié)閥氣開、氣關方式確定之后進行的，其確定原則是使整個單回路構成負反饋系統(tǒng)。在傳感器、被控過程、執(zhí)行器(調節(jié)閥)的符號已確定的條件下，為了保證單回路控制系統(tǒng)構成負反饋系統(tǒng)，調節(jié)器的符號(“正”、“反”作用)選擇應滿足單回路各環(huán)節(jié)符號的乘積必須為“-”。在一般情況下，過程控制系統(tǒng)中變送器的符號都認為是“+”，簡化后，即調節(jié)器符號為被控過程的符號與執(zhí)行器(調節(jié)閥)符號乘積的相反值。由此可知，當控制閥與被控過程符號相同時，控制器應選擇“反作用”方式；反之，則選擇“正作用”方式。7.2調

27、節(jié)器規(guī)律的選擇采用P控制規(guī)律能較快地克服擾動的影響，它的作用于輸出值較快，但不能很好穩(wěn)定在一個理想的數(shù)值，不良的結果是雖較能有效的克服擾動的影響，但有余差出現(xiàn)。它適用于控制通道滯后較小、負荷變化不大、控制要求不高、被控參數(shù)允許在一定范圍內有余差的場合。如：金彪公用工程部下設的水泵房冷、熱水池水位控制；油泵房中間油罐油位控制等。比例(P)控制器: (7-1)積分調節(jié)的特點是沒有靜差。它的動態(tài)偏差最大、調節(jié)時間長，只能用于有自衡特性的簡單對象，很少單獨使用。比例積分調節(jié)既能消除靜差，又能產生較積分調節(jié)快得多的動態(tài)響應。對于一些調節(jié)通道容量滯后較小、負荷變化不大的調節(jié)系統(tǒng)，比例積分調節(jié)可以取得很好的

28、效果。比例積分調節(jié)是使用最多的調節(jié)器。比例積分控制器: (7-2)在工程中比例積分控制規(guī)律是應用最廣泛的一種控制規(guī)律。積分能在比例的基礎上消除余差，它適用于控制通道滯后較小、負荷變化不大、被控參數(shù)不允許有余差的場合。如：在主線窯頭重油換向室中F1401到F1419號槍的重油流量控制系統(tǒng)；油泵房供油管流量控制系統(tǒng)；退火窯各區(qū)溫度調節(jié)系統(tǒng)等微分作用提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，使系統(tǒng)比例系數(shù)增大，加快調節(jié)過程，減小動態(tài)偏差和靜差。在有高頻干擾的場合，由于系統(tǒng)對高頻干擾特別敏感，不能太大，否則會影響系統(tǒng)正常工作。在高頻干擾頻繁或存在周期性干擾的場合，不能使用微分調節(jié)。PID調節(jié)器是常規(guī)調節(jié)中性能最好的一種調節(jié)

29、器，它綜合了各種調節(jié)規(guī)律的優(yōu)點，既能改善系統(tǒng)的穩(wěn)定性，又可以消除靜差。對于符合變化大、容易滯后大、控制品質要求高的控制對象均能適應。但對于對象滯后很大，負荷變化劇烈、頻繁的被控過程，采用PID調節(jié)還達不到工藝要求的控制品質時，則應選用串級控制、前饋控制等復雜控制系統(tǒng)。比例積分微分控制器: (7-3)PID參數(shù)對于調節(jié)過程的影響比例控制系數(shù)Kp對控制性能的影響：（1）對動態(tài)性能的影響：比例控制Kp加大，使系統(tǒng)的動作靈敏速度加快，Kp偏大，振蕩次數(shù)增多，調節(jié)時間加長。當Kp太大時，系統(tǒng)會趨于不穩(wěn)定。若Kp太小，又會使系統(tǒng)的動作緩慢。（2）對穩(wěn)態(tài)特性的影響：加大比例控制Kp，在系統(tǒng)穩(wěn)定的情況下，可以

30、減小穩(wěn)態(tài)誤差ess，提高控制精度，但是加大Kp只是減小ess，卻不能完全消除穩(wěn)態(tài)誤差。積分控制Ti對控制性能的影響：積分控制通常與比例控制或者微分控制聯(lián)合作用，構成PI控制或PID控制。（1）對動態(tài)特性的影響積分控制Ti通常使系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降。Ti太小系統(tǒng)將不穩(wěn)定。Ti偏小，振蕩次數(shù)較多。Ti太大，對系統(tǒng)性能的影響減小。當Ti合適時，過渡特性會比較理想。（2）對穩(wěn)態(tài)特性的影響：積分控制Ti能消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差，提高控制系統(tǒng)的控制精度。但是若Ti太大時，積分作用太弱，以至不能減小穩(wěn)態(tài)誤差。微分控制Td對控制性能的影響：微分控制經常與比例控制或積分控制聯(lián)合作用，構成PID控制或PD控制。微分控制可

31、以改善動態(tài)性能，如超調量減小，調節(jié)時間縮短，允許加大比例控制，使穩(wěn)態(tài)誤差減小，提高控制精度。當Td偏大時，超調量較大，調節(jié)時間較長。當Td偏小時，超調量也較大，調節(jié)時間也較長。只有合適時才能得到比較滿意的過渡過程?？傊刂埔?guī)律的選用要根據(jù)過程特性和工藝要求來選取，決不是說PID控制規(guī)律在任何情況下都具有較好的控制性能，不分場合都采用是不明智的。如果這樣做，只會給其它工作增加復雜性，并給參數(shù)整定帶來困難。當采用PID控制器還達不到工藝要求，則需要考慮其它的控制方案。如串級控制、前饋控制、大滯后控制等。 計算Pd(k)=Kd*e(k)-2*e(k)+e（k-2）取采樣轉換值NX 計算P(k)=P

32、p(k)+Pi(k)+Pd(k)取設定初值將NX和初值轉化為雙字節(jié)整數(shù)P(k)=P(k)+P（k-1）計算e(k)=ui(k)-ure(k-2)e(k-1)計算Pp=Kp*e(k)-e(k-1)e(k-1)e(k)返回計算Pi(k)=Ki*e（k） 圖7-1PID 算法流程圖另外，如果廣義對象的傳遞函數(shù)可用下式近似時： (7-4) 則可根據(jù)來選擇調節(jié)器的調節(jié)規(guī)律：時，選擇比例(P)或者比例積分(PI)調節(jié)規(guī)律；時，選擇比例微分(PD)或比例積分微(PID)調節(jié)規(guī)律；時，采用簡單控制系統(tǒng)往往難以滿足工藝要求，應采用串級、前饋等復雜控制系統(tǒng)。7.3調節(jié)器參數(shù)整定調節(jié)器參數(shù)的工程整定方法有穩(wěn)定邊界法

33、、衰減曲線法、響應曲線法和經驗法。這四種整定方法都是以衰減比為4:1(衰減曲線法也考慮了衰減比為10:1的情況)作為最佳指標進行參數(shù)整定。對多數(shù)簡單控制系統(tǒng)來說，這樣的整定結果能滿足工藝要求。下面對幾種方法作簡單比較。響應曲線法只適用于允許被控參數(shù)變化范圍較大的生產過程。反應曲線法的優(yōu)點是實驗方法比穩(wěn)定邊界法和衰減曲線法的實驗容易掌握，實驗所需時間比其他方法短。穩(wěn)定邊界法適用于一般的流量、壓力、液位和溫度控制系統(tǒng)，但不適用于比例度特別小的過程。對于單容或雙容對象，無論比例度多小，調節(jié)過程都是穩(wěn)定的，達不到穩(wěn)定邊界，不適用此法。衰減曲線法也是在調節(jié)器投入運行的情況下進行，不需要系統(tǒng)在穩(wěn)定邊界(臨

34、界狀態(tài))運行，比較安全，而且容易掌握，能適用于各類控制系統(tǒng)。它的缺點是對于過度過程比較快的系統(tǒng)，衰減比和振蕩周期難以準確檢測。經驗法的優(yōu)點是不需要進行專門的實驗、對生產過程影響??；缺點是沒有相應的計算公式可借鑒，初始參數(shù)的選擇完全依賴經驗、有一定的盲目性。本系統(tǒng)可以選擇以上四種中的任意一種工程整定方法進行調節(jié)器的參數(shù)整定?？偨Y與展望隨著時間將近過去了一個多星期，課程設計也接近了尾聲。經過一周半周的奮戰(zhàn)我的課程設計終于完成了。在沒有做這次課程設計以前覺得這設計只是對這幾年來所學知識的單純總結，但是通過這次做設計發(fā)現(xiàn)自己的看法有點太片面。課程設計不僅是對前面所學知識的一種檢驗，而且也是對自己能力的

35、一種提高。通過這次課程設計使我明白了自己原來知識還比較欠缺。自己要學習的東西還太多，以前老是覺得自己什么東西都會，什么東西都懂，有點眼高手低。通過這次課程設計，我才明白學習是一個長期積累的過程，無論是在以后的工作還是生活中都應該不斷的學習，努力提高自己知識和綜合素質。同時也明白了人生不可能存在一帆風順的事，只有自己勇敢地面對人生中的每一個挫折和失敗，才能通往自己的羅馬大道。在課程設計的過程中我總會遇到這樣那樣的問題，我有失落過，煩惱過，悲傷過，但我明白這又是我人生中的一大挑戰(zhàn)，角色的轉換，這除了有較強的適應力和樂觀的生活態(tài)度外，更重要的是得益于兩年的學習積累和技能的培養(yǎng)。在這里我知道我的將來會

36、有光輝燦爛的一天。在這次畢業(yè)設計里，給我僅是初步的經驗積累，對于邁向社會遠遠不夠的，我必須做出更大的努力。雖然在完成本次課程設計的過程中有過失落，有過煩惱，有過悲傷，但在這次畢業(yè)設計中也使我們的同學間的關系更進一步，在此期間同學之間互相幫助，有什么不懂的大家在一起商量，一起討論，聽聽不同的看法不同的意見，這使我們能更好的理解知識，透徹知識，運用知識，因此在這里我要非常感謝幫助我的同學，謝謝你們的幫助，謝謝你們！在課程設計完成的過程里，我更明白了要做好人生規(guī)劃的重要性，在此我要有以下幾點規(guī)劃：1、 繼續(xù)學習，雖然我們即將步入社會，但我們絕不能忘記學習，不僅僅要學習知識，學習技能，還要學習如何與人

37、相處，即將步入社會的我們光有知識技能是不能在這樣充滿競爭的社會好好發(fā)展我們的未來的了，所以我們要學習與人相處，與人共事。2、 也許我們有知識，有技術，但我們缺少的是經驗，實際動手的經驗，所以我們步入社會后，要不斷的積累經驗，不斷的實踐，只有這樣我才能在掌握知識的同時把握更多的技術，這樣我們才能有更好的發(fā)展空間。3、 學校到社會是一個角色轉變的過程，我們是否做好這個心理準備呢？但不管我們是否做好準備我們都將要面對現(xiàn)實，所以我們不僅在思想上認識到我們即將步入社會，即將加入到人與人之間的競爭中去，還要在行為行動上做好步入社會的準備，學校生活注定只是安逸的，學校里我們只是學習為主，而社會呢？我們是為了生存而工作，我們必須隨時做好角色轉換的準備！課程設計終于完成了，這讓我不由有一種如釋重負的感覺，總之我明白了：知識必須通過應用才能實現(xiàn)其價值!有些東西以為學會了，但真正到用的時候才發(fā)現(xiàn)是兩回事，所以我認為只有到真正會用的時候才是真的學會了。在此要感謝我的指導老師對我悉心的指導，感謝老師給我的幫助。在設計過程中，我通過查閱大量有關資料，與同學交流經驗和自學，并向老師請教等方式，使自己學到了不