基于matlab的過程控制仿真-開題報(bào)告

1、河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告題 目：基于MATLAB的過程控制實(shí)驗(yàn)仿真系統(tǒng) 學(xué) 部：信息科學(xué)與技術(shù)部專 業(yè)：自動(dòng)化班 級(jí)：09自動(dòng)化姓 名：學(xué) 號(hào)：指導(dǎo)教師：田晴2021年 3 月 15 日一、選題背景 過程控制作為自動(dòng)化技術(shù)的重要方向和組成部分,已廣泛應(yīng)用于石油、化工、電力、冶金、機(jī)械、輕工等許多國民經(jīng)濟(jì)的重要領(lǐng)域，它已成為以加工制造流程性材料產(chǎn)品為主的現(xiàn)代國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)之一。過程控制主要是針對溫度、壓力、流 量、液位、成分、物性等參數(shù)的控制。近30年來，隨著控制技術(shù)、電子技術(shù)與數(shù)字計(jì)算機(jī)的結(jié)合，特別是為電子技術(shù)與微型計(jì)算機(jī)的迅速發(fā)展，控制系統(tǒng)處理的變量迅速的轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字量。

2、微型計(jì)算機(jī)是數(shù)字電路的化身，具有一系列優(yōu)點(diǎn)，它與控制技術(shù)相結(jié)合，完全有可能實(shí)現(xiàn)全廠范圍生產(chǎn)調(diào)度與控制，全部或單機(jī)生產(chǎn)最優(yōu)控制以及各種工藝過程控制的最佳控制。目前微型計(jì)算機(jī)應(yīng)用日益向系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，它的科學(xué)技術(shù)水平及應(yīng)用的廣度和深度，特別是在過程控制中的應(yīng)用水平，已成為衡量一個(gè)國家現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志。MATLAB是國際控制領(lǐng)域內(nèi)最流行的仿真軟件,Simulink是MATLAB提供的一個(gè)用來對動(dòng)態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行建模、仿真和分析的軟件包,它包含多個(gè)子模型庫,每個(gè)子模型庫中又包含多個(gè)功能模塊。仿真時(shí)可選擇 各種數(shù)值算法、仿真步長等重要參數(shù),并可用模擬示波器將仿真動(dòng)態(tài)結(jié)果予以顯示?？刂葡到y(tǒng)方案的設(shè)計(jì)

3、和控制器的PID參數(shù)整定問題,是確保控制系統(tǒng)有效運(yùn)行的關(guān)鍵問題。相關(guān)設(shè)計(jì)內(nèi)容主要就是控制器的PID參數(shù)整定問題,這既需要熟練的理論知識(shí),更需要豐富的操作經(jīng)驗(yàn)。為此,適當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)訓(xùn)練是十分必要的?？紤]到進(jìn)廠實(shí)習(xí)的不便,利用仿真軟件 MATLAB/Simulink開發(fā)了過程控制實(shí)驗(yàn)仿真系統(tǒng)。Simulink是MATLAB提供的一個(gè)用來對動(dòng)態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行建模、仿真和分析的軟件包，它包含多個(gè)子模型庫，每一個(gè)子模型庫又包含多個(gè)功能模塊。對于各種時(shí)變系統(tǒng)，包括通訊、控制、信號(hào)處理、視頻處理和圖像處理系統(tǒng)，Simulink提供了交互式圖形化環(huán)境和可定制模塊庫來對其進(jìn)行設(shè)計(jì)、仿真、執(zhí)行和測試。仿真時(shí)可以選擇各種數(shù)值

4、算法、仿真步長等重要參數(shù)并可以用模擬示波器將仿真動(dòng)態(tài)結(jié)果予以顯示。 采用MATLAB技術(shù)的仿真平臺(tái)不但具有傳統(tǒng)的硬件實(shí)驗(yàn)所不具備的優(yōu)勢,如使用方便,價(jià)格低廉等。 更重要的是它可以避免硬件實(shí)驗(yàn)帶來的由于與實(shí)驗(yàn)?zāi)康臒o關(guān)的干擾,如接觸不良、 儀器故障等所造成的影響。盡管在真實(shí)系統(tǒng)上進(jìn)行試驗(yàn)是必不可少的,但是由于采用實(shí)機(jī)難以進(jìn)行極限與失效測試,而采用仿真器可以自由地給定各種測試條件,測試被測控制器的性能,因此仿真系統(tǒng)可作為快速控制原型的虛擬試驗(yàn)臺(tái)。 二、設(shè)計(jì)方案利用MATLAB開發(fā)的過程控制實(shí)驗(yàn)仿真系統(tǒng)應(yīng)包括多項(xiàng)過程控制實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,每項(xiàng)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容都是一個(gè)子系統(tǒng), 內(nèi)含一個(gè)Simulink仿真模型和必要的幫

5、助信息。模型要能清楚體現(xiàn)該過程控制系統(tǒng)的控制方案,控制器的PID參數(shù)可以自由修改,即可以進(jìn)行參數(shù)整定的工作,以熟練掌握其中的理論知識(shí)和方法,豐富操作經(jīng)驗(yàn)。系統(tǒng)主界面友好,雙擊各個(gè)子系統(tǒng)按鈕即可進(jìn)入到相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面采用多窗口形式,層次分明,友好易用。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和過程控制常用控制方案對應(yīng),包括單回路、串級(jí)、前饋、前饋反饋復(fù)合、比值、大滯后系統(tǒng)這六種類型。1 單回路系統(tǒng)：2串級(jí)控制系統(tǒng)副被控變量調(diào)節(jié)變量主被控變量主給定值副給定值主調(diào)節(jié)器主對象副對象調(diào)節(jié)閥副調(diào)節(jié)器-副測量值-副測量變送主測量值主測量變送3靜態(tài)前饋控制系統(tǒng)：靜態(tài)前饋控制系統(tǒng)從本質(zhì)上來說是對開環(huán)系統(tǒng)中干擾較大的因素進(jìn)行靜態(tài)

6、補(bǔ)償，使系統(tǒng)對某一干擾良好的靜態(tài)抑制能力。 可測干擾M（s）Gf（s）KG3（s）G2（s）G1（s） 輸出Y（s）+給定值X（s）4前饋-反饋控制系統(tǒng)：在前饋反饋控制系統(tǒng)中，前饋控制屬于開環(huán)控制，通過對主流量的檢測，及時(shí)的針對主要擾動(dòng)進(jìn)行參數(shù)的偏差抑制。當(dāng)主流量測量值較預(yù)定值發(fā)生波動(dòng)時(shí)，及時(shí)進(jìn)行PID計(jì)算，輸出控制信號(hào)，進(jìn)行參數(shù)調(diào)節(jié)；反饋控制屬于閉環(huán)控制，通過對參數(shù)的監(jiān)測，將測量值與給定值進(jìn)行比較。形成偏差后，進(jìn)行預(yù)先設(shè)定的PID計(jì)算，輸出控制信號(hào)進(jìn)行參數(shù)調(diào)節(jié)。計(jì)算機(jī)控制器電動(dòng)調(diào) 節(jié) 閥液位流量傳 感 器液位變 送 器e(t)I(t)q(t)f(t)5比值控制系統(tǒng)：（1）比值控制系統(tǒng)不僅實(shí)現(xiàn)

7、了比較精確的流量比值，而且也確保了兩物料總量基本不變。（2）提降負(fù)荷比較方便，只要緩慢地改變主流量調(diào)節(jié)器的給定值，就可以提降主流量，同時(shí)副流量也就自動(dòng)跟蹤提降，并保持兩者比值不變。6大滯后控制-SMITH預(yù)估補(bǔ)償：對大滯后環(huán)節(jié)G（s）采取Smith預(yù)估器控制方案進(jìn)行控制。G(s)KpGp(s)e-sKsGs(s)+-+U(s)Y(s)Y(s)三、進(jìn)度安排14周：去圖書館及網(wǎng)上查閱資料了解自己的課題，寫開題報(bào)告，安裝并熟悉MATLAB。57周：復(fù)習(xí)過程控制中的六種類型的方案，畫出控制流程圖。810周：設(shè)計(jì)思路并設(shè)計(jì)6個(gè)子系統(tǒng)，確定matlab對每個(gè)功能模塊的實(shí)現(xiàn)。1113周：封裝并實(shí)現(xiàn)仿真，完成

8、GUI設(shè)計(jì)寫出說明書。1416周：完善設(shè)計(jì)與說明書，準(zhǔn)備答辯。四、參考文獻(xiàn)1 楊國亮、梁禮明，基于MATLAB的控制系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)軟件編制，江西2021年2月 1-32 王玉磊、邱罡，從零開始學(xué)MATLAB，北京：中國鐵道出版社 2021年2月 1-203張平等， MATLAB基礎(chǔ)與應(yīng)用，北京：北京航空航天大學(xué)出版社 2021 年7月 135-1744 黃忠霖，自動(dòng)控制原理的MATLAB實(shí)現(xiàn)，北京：國防工業(yè)出版社2021 年2月 1-2365 馬莉，MATLAB語言實(shí)用教程 北京：清華大學(xué)出版社 2021年10月 1-256林錦國，過程控制（第二版），南京：東南大學(xué)出版社 2021 年3月 1-

9、117 莫勒（moler 美國） ，MATLAB數(shù)值計(jì)算，北京：機(jī)械工業(yè)出版社 2021 年6月 1-1568陳夕松，汪木蘭，過程控制系統(tǒng)（第二版），北京：科學(xué)出版社 2021年1月9 LINEAR ALGEBRA FOR ENGINEERS AND SCIENTISTS USING MATLAB2021 年10MATLAB Demystified McGraw Hill 2021 年4月 公司印章管理制度一、目的 公司印章是公司對內(nèi)對外行使權(quán)力的標(biāo)志，也是公司名稱的法律體現(xiàn)， 因此，必須對印章進(jìn)行規(guī)范化、合理化的嚴(yán)格管理，以保證公司各項(xiàng)業(yè)務(wù)的正常運(yùn)作，由公司指定專人負(fù)責(zé)管理。二、印章的種類1

10、、 公章，是按照政府規(guī)定，由主管部門批準(zhǔn)刻制的代表公司權(quán)力的印章。2、 專用章，為方便工作專門刻制的用于某種特定用途的印章，如：合同專用章、財(cái)務(wù)專用章、業(yè)務(wù)專用章、倉庫簽收章等。 3、手章(簽名章)，是以公司法人代表名字刻制的用于公務(wù)的印章。三、印章的管理規(guī)定1、 印章指定專人負(fù)責(zé)保管和使用，保管印章的地方(桌、柜等)要牢固加鎖，印章使用后要及時(shí)收存。2、 財(cái)務(wù)專用章由財(cái)務(wù)部負(fù)責(zé)保管，向銀行備案的印章，應(yīng)由財(cái)務(wù)部會(huì)計(jì)、總經(jīng)辦分別保管。 3、印章要注意保養(yǎng)，防止碰撞，還要及時(shí)清洗，以保持印跡清晰。4、一般情況下不得將印章攜出公司外使用，如確實(shí)因工作所需，則應(yīng)由印章管理員攜帶印章到場蓋章或監(jiān)印。

11、5、印章管理人員離職或調(diào)任時(shí)，須履行印章交接手續(xù)。四、公章刻制印章需本公司法人代表批準(zhǔn)，并由印章管理專責(zé)人負(fù)責(zé)辦理刻制并啟用并交由專人進(jìn)行保管。 五、印章的使用1、 使用任何的印章，需由相應(yīng)負(fù)責(zé)人審核簽字。為方便工 作，總經(jīng)理可授權(quán)印章管理專責(zé)人審核一般性事務(wù)用印。2、 用印前印章管理人員須認(rèn)真審核，明確了解用印的內(nèi)容和目的，確 認(rèn)符合用印的手續(xù)后，在用印登記簿上逐項(xiàng)登記，方可蓋章。 3、對需要留存的材料，蓋印后應(yīng)留存一份立卷歸檔。 4、不得在空白憑證、便箋上蓋章。 5、上報(bào)有關(guān)部門的文件資料，未經(jīng)部門經(jīng)理、總經(jīng)理審簽，不得蓋章。 6、以公司名義行文，未經(jīng)總經(jīng)理簽發(fā)，不得蓋章。 7、按照合同會(huì)簽制度的規(guī)定，所有合同和協(xié)議在會(huì)簽手續(xù)齊全后方可