加熱爐出口溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)Word版

整理為word格式整理為word格式整理為word格式吉林建筑大學(xué)城建學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告題目名稱加熱爐出口溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)院（系）電氣工程及其自動(dòng)化課程名稱過程控制工程課程設(shè)計(jì)班級(jí)電氣13-1學(xué)號(hào)整理為word格式整理為word格式整理為word格式學(xué)生姓名指導(dǎo)教師起止日期2016.6.20-2016.7.1成績(jī)整理為word格式整理為word格式整理為word格式目錄摘要…………………ⅠABSTRACT……………Ⅱ第1章緒論…………11.1設(shè)計(jì)目的……………………11.2設(shè)計(jì)任務(wù)……………………11.3加熱爐溫度控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介………………11.4加熱爐溫度控制系統(tǒng)的發(fā)展………………2第2章對(duì)象模型建立………………42．1建立數(shù)學(xué)模型………………42．2控制系統(tǒng)分析………………5第3章系統(tǒng)設(shè)備選型………………63.1測(cè)量變送器和傳感器的選擇………………63.2執(zhí)行器的選擇……………63.3控制器的選擇………………6第4章控制器參數(shù)整定及Simulink仿真…………94.1控制器參數(shù)整定…………94.2Simulink仿真……………11整理為word格式整理為word格式整理為word格式結(jié)論…………………12致謝………………13參考文獻(xiàn)…………14整理為word格式整理為word格式整理為word格式摘要隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，加熱爐的使用范圍越來越廣泛。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和整個(gè)工廠完全實(shí)現(xiàn)兩級(jí)自動(dòng)化管理，在過程級(jí)上通過相應(yīng)的終端了解任何一個(gè)設(shè)備或任何一個(gè)裝置的控制情況以及生產(chǎn)情況。過程控制系統(tǒng)在加熱爐系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用，它是加熱爐控制系統(tǒng)的重要部分，是對(duì)以及控制系統(tǒng)的一個(gè)總領(lǐng)和擴(kuò)充。現(xiàn)代加熱爐的生產(chǎn)過程可以實(shí)現(xiàn)高度的過程控制，以保證在加熱過程中溫度的準(zhǔn)確控制，這就為工業(yè)生產(chǎn)提供了有利條件。加熱爐是工業(yè)生產(chǎn)中的一個(gè)重要裝置，它的任務(wù)是把原料加熱到一定溫度，以保證下道工序的順利進(jìn)行。因此加熱爐的溫度控制起著舉足輕重的作用。關(guān)鍵詞：加熱爐；過程控制系統(tǒng)；溫度控制整理為word格式整理為word格式整理為word格式ABSTRACTWiththerapiddevelopmentofChina'snationaleconomy,theuseofheatingfurnaceismoreandmoreextensive.Withthedevelopmentofnetworktechnologyandthewholefactorytoachievetwolevelofautomationmanagement,intheprocesslevelthroughthecorrespondingterminaltounderstandanyequipmentoranyoneofthecontrolofthedeviceandtheproductionsituation.Processcontrolsystemhasbeenwidelyusedintheheatingfurnacesystem,itisheatingfurnacecontrolsystemisanimportantpartof,andthecontrolsystemofaconsulgeneralandexpand.Theproductionprocessofmodernheatingfurnacecanrealizehighprocesscontrol,soastoensuretheaccuratetemperaturecontrolduringtheheatingprocess,whichprovidesfavorableconditionsforindustrialproduction.Heatingfurnaceisanimportantdeviceinindustrialproduction,itisthetaskofheatingrawmaterialstoacertaintemperature,inordertoensurethesmoothprogressofthenextprocess.Sothetemperaturecontroloftheheatingfurnaceplaysanimportantrole.Keywords：Reheatingfurnace;processcontrolsystem;temperaturecontrol整理為word格式整理為word格式整理為word格式整理為word格式整理為word格式整理為word格式第1章緒論1.1設(shè)計(jì)目的通過過程控制工程課程設(shè)計(jì)能從中學(xué)會(huì)從工程角度思考問題，熟悉本專業(yè)領(lǐng)域的過程控制儀表系統(tǒng)設(shè)計(jì)，學(xué)會(huì)過程控制系統(tǒng)各環(huán)節(jié)額的組合作用，學(xué)會(huì)對(duì)溫度控制儀表的正確接口、溫度信號(hào)調(diào)理、線性化、校準(zhǔn)及常用的控制方法。1.2設(shè)計(jì)任務(wù)在工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常要對(duì)加熱爐出口溫度進(jìn)行控制，為了能夠精確控制溫度，保證正常生產(chǎn)，要求設(shè)計(jì)溫度閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)，能抑制波動(dòng)，且系統(tǒng)無余差。要求設(shè)計(jì)一個(gè)加熱爐出口溫度閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)，采用適合的控制算法，輸入設(shè)定溫度值，并實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前溫度值。1.3加熱爐溫度控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介隨著節(jié)能技術(shù)不斷發(fā)展，加熱爐節(jié)能控制系統(tǒng)正日趨完善。以燃燒過程數(shù)學(xué)模型為依據(jù)建立的最佳燃燒過程計(jì)算機(jī)控制方案已進(jìn)入實(shí)用階段。例如，按燃燒過程穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型組成的微機(jī)控制系統(tǒng)已開始在煉油廠成功使用。有時(shí)利用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)約束控制，使加熱爐經(jīng)常維持在約束條件邊界附近工作，以保證最佳燃燒。隨著建立燃燒模型工作的進(jìn)展和計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，加熱爐燃燒過程控制系統(tǒng)將得到進(jìn)一步的完善。影響加熱爐出口溫度的干擾因素很多，爐子的動(dòng)態(tài)響應(yīng)一般都比較遲緩，因此加熱爐溫度控制系統(tǒng)多選擇串級(jí)和前饋控制方案。根據(jù)干擾施加點(diǎn)位置的不同，可組成多參數(shù)的串級(jí)控制。使用氣體燃料時(shí)，可以采用浮動(dòng)閥代替串級(jí)控制中的副調(diào)節(jié)器，還可以預(yù)先克服燃料氣的壓力波動(dòng)對(duì)出口溫度的影響。這種方案比較簡(jiǎn)單，在煉油廠中應(yīng)用廣泛。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，自動(dòng)控制技術(shù)在各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域中的應(yīng)用已日漸廣泛，不但使得生產(chǎn)設(shè)備或生產(chǎn)過程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，大大提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量，改善了勞動(dòng)條件，還在人類征服大自然，改善居住條件等方面發(fā)揮了非常重要的作用。自動(dòng)控制（automatic

control）是指在沒有人直接參與的情況下，利用外加的設(shè)備或裝置，使機(jī)器、設(shè)備或生產(chǎn)過程的某個(gè)工作狀態(tài)或參數(shù)自動(dòng)地按照預(yù)定的規(guī)律運(yùn)行。自動(dòng)控制是相對(duì)人工控制概念而言的。指的是在沒人參與的情況下，利用控制裝置使被控對(duì)象或過程自動(dòng)地按預(yù)定規(guī)律運(yùn)行。整理為word格式整理為word格式整理為word格式

1.4加熱爐溫度控制系統(tǒng)的發(fā)展自動(dòng)控制理論是研究自動(dòng)控制共同規(guī)律的技術(shù)科學(xué)，是分析和設(shè)計(jì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的理論的基礎(chǔ)。它的發(fā)展初期，是以反饋理論為基礎(chǔ)的自動(dòng)調(diào)節(jié)原理，主要用于工業(yè)控制，二戰(zhàn)期間為了設(shè)計(jì)和制造飛機(jī)及船用自動(dòng)駕駛儀，火炮定位系統(tǒng)，雷達(dá)跟蹤系統(tǒng)以及其他基于反饋原理的軍用設(shè)備，進(jìn)一步促進(jìn)并完善了自動(dòng)控制理論的發(fā)展。自動(dòng)控制理論是研究自動(dòng)控制共同規(guī)律的技術(shù)科學(xué)，是分析和設(shè)計(jì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的理論的基礎(chǔ)。到戰(zhàn)后，已形成完整的自動(dòng)控制理論體系，這就是以傳遞函數(shù)為基礎(chǔ)的經(jīng)典控制理論，它主要研究單輸入-單輸出，線形定常系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)問題。

自動(dòng)控制理論的發(fā)展歷程如下：

1．40年代--60年代初

需求動(dòng)力：市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng),資源利用，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高產(chǎn)品質(zhì)量，適應(yīng)批量生產(chǎn)需要。主要特點(diǎn)：此階段主要為單機(jī)自動(dòng)化階段，主要特點(diǎn)是:各種單機(jī)自動(dòng)化加工設(shè)備出現(xiàn)，并不斷擴(kuò)大應(yīng)用和向縱深方向發(fā)展。典型成果和產(chǎn)品：硬件數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床。

2．60年代中--70年代初期

需求動(dòng)力：市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)加劇，要求產(chǎn)品更新快，產(chǎn)品質(zhì)量高，并適應(yīng)大中批量生產(chǎn)需要和減輕勞動(dòng)強(qiáng)度。主要特點(diǎn)：此階段主要以自動(dòng)生產(chǎn)線為標(biāo)志，其主要特點(diǎn)是：在單機(jī)自動(dòng)化的基礎(chǔ)上，各種組合機(jī)床、組合生產(chǎn)線出現(xiàn)，同時(shí)軟件數(shù)控系統(tǒng)出現(xiàn)并用于機(jī)床，CAD、CAM等軟件開始用于實(shí)際工程的設(shè)計(jì)和制造中，此階段硬件加工設(shè)備適合于大中批量的生產(chǎn)和加工。典型成果和產(chǎn)品：用于鉆、鏜、銑等加工的自動(dòng)生產(chǎn)線。

3．70年代中期--至今

需求動(dòng)力：市場(chǎng)環(huán)境的變化，使多品種、中小批量生產(chǎn)中普遍性問題愈發(fā)嚴(yán)重，要求自動(dòng)化技術(shù)向其廣度和深度發(fā)展，使其各相關(guān)技術(shù)高度綜合，發(fā)揮整體最佳效能。自動(dòng)控制理論是研究自動(dòng)控制共同規(guī)律的技術(shù)科學(xué)，是分析和設(shè)計(jì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的理論的基礎(chǔ)。主要特點(diǎn)：自70年代初期美國(guó)學(xué)者首次提出CIM概念至今，自動(dòng)化領(lǐng)域已發(fā)生了巨大變化，其主要特點(diǎn)是：CIM已作為一種哲理、一種方法逐步為人們所接受；CIM也是一種實(shí)現(xiàn)集成的相應(yīng)技術(shù)，把分散獨(dú)立的單元自動(dòng)化技術(shù)集成為一個(gè)優(yōu)化的整體。所謂哲理，就是企業(yè)應(yīng)根據(jù)需求來分析并克服現(xiàn)存的整理為word格式整理為word格式整理為word格式“瓶頸”，從而實(shí)現(xiàn)不斷提高實(shí)力、競(jìng)爭(zhēng)力的思想策略；而作為實(shí)現(xiàn)集成的相應(yīng)技術(shù)，一般認(rèn)為是:數(shù)據(jù)獲取、分配、共享；網(wǎng)絡(luò)和通信；車間層設(shè)備控制器；計(jì)算機(jī)硬、軟件的規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)等。同時(shí)，并行工程作為一種經(jīng)營(yíng)哲理和工作模式自80年代末期開始應(yīng)用和活躍于自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域，并將進(jìn)一步促進(jìn)單元自動(dòng)化技術(shù)的集成。典型成果和產(chǎn)品：CIMS工廠，柔性制造系統(tǒng)(FMS)。

隨著現(xiàn)代應(yīng)用數(shù)學(xué)新成果的推出和電子計(jì)算機(jī)的應(yīng)用，為適應(yīng)自動(dòng)控制、宇航技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)控制理論跨入了一個(gè)新階段——現(xiàn)代控制理論。主要研究具有高性能，高精度的多變量多參數(shù)的最優(yōu)控制問題，主要采用的方法是以狀態(tài)為基礎(chǔ)的狀態(tài)空間法。目前，自動(dòng)控制理論還在繼續(xù)發(fā)展，正向以控制論，信息論，仿生學(xué)為基礎(chǔ)的智能控制理論深入。

為了實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的控制任務(wù)，首先要將被控制對(duì)象和控制裝置按照一定的方式連接起來，組成一個(gè)有機(jī)的總體，這就是自動(dòng)控制系統(tǒng)。在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，被控對(duì)象的輸出量即被控量是要求嚴(yán)格加以控制的物理量，它可以要求保持為某一恒定值，例如溫度，壓力或飛行航跡等；自動(dòng)控制理論是研究自動(dòng)控制共同規(guī)律的技術(shù)科學(xué)，是分析和設(shè)計(jì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的理論的基礎(chǔ)。而控制裝置則是對(duì)被控對(duì)象施加控制作用的機(jī)構(gòu)的總體，它可以采用不同的原理和方式對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行控制，但最基本的一種是基于反饋控制原理的反饋控制系統(tǒng)。

在反饋控制系統(tǒng)中，控制裝置對(duì)被控裝置施加的控制作用，是取自被控量的反饋信息，用來不斷修正被控量和控制量之間的偏差從而實(shí)現(xiàn)對(duì)被控量進(jìn)行控制的任務(wù)，這就是反饋控制的原理。整理為word格式整理為word格式整理為word格式第2章對(duì)象模型建立2.1建立數(shù)學(xué)模型我們用系統(tǒng)辨識(shí)法—響應(yīng)曲線法對(duì)加熱爐出口溫度控制系統(tǒng)建立數(shù)學(xué)模型。根據(jù)表2-1確定響應(yīng)曲線，并計(jì)算出被控對(duì)象的傳遞函數(shù)。t/min024681012整理為word格式整理為word格式整理為word格式270.0270.0267.0264.7262.7261.0259.5t/min14161820222426258.4257.8257.0256.5256.0255.7255.4t/min28303234363840255.2255.1255.0255.0255.0255.0255.0表2-1由輸出溫度變化圖2-1響應(yīng)曲線由階躍響應(yīng)曲線確定控制系統(tǒng)為一階，則加熱爐出口溫度控制系統(tǒng)為單回路控制系統(tǒng)，并由此確定一階純滯后慣性環(huán)節(jié)的參數(shù)：滯后常數(shù)：；時(shí)間常數(shù)：；整理為word格式整理為word格式整理為word格式放大系數(shù)：；被控過程數(shù)學(xué)模型：。2.2控制系統(tǒng)分析根據(jù)圖2-2所示，據(jù)此進(jìn)行單回路控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。圖2-2加熱爐溫度控制系統(tǒng)被控參數(shù)：出口熱物料溫度控制參數(shù)：燃料干擾量：冷物料由上面參數(shù)確定加熱爐溫度控制系統(tǒng)方框圖如圖2-3。整理為word格式整理為word格式整理為word格式圖2-3系統(tǒng)方框圖第3章系統(tǒng)設(shè)備選型3.1測(cè)量變送器與傳感器選擇變送器是把傳感器的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榭杀豢刂破髯R(shí)別的信號(hào)的轉(zhuǎn)換器。至于有時(shí)候與傳感器通用是因?yàn)楝F(xiàn)代的多數(shù)傳感器的輸出信號(hào)已經(jīng)是通用的控制器可以接收的信號(hào)，此信號(hào)可以不經(jīng)過變送器的轉(zhuǎn)換直接為控制器所識(shí)別。所以，傳統(tǒng)意義上的“變送器”意義應(yīng)該是：“把傳感器的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換為可以被控制器或者測(cè)量?jī)x表所接受標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的儀器”。在自控中：信號(hào)源-->傳感器-->變送器-->運(yùn)算器控制器-->執(zhí)行機(jī)構(gòu)-->控制輸出。本系統(tǒng)采用典型模擬式溫度變送器中的DDZ-III型熱電偶溫度變送器，屬安全火花型防暴儀表，還可以與作為檢測(cè)元件的熱電偶相配合，將溫度信號(hào)線性的轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。DDZ-III類儀表相對(duì)于DDZ-II類儀表的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是電流范圍不是從零開始，這樣就避免了把儀表不能正常工作誤認(rèn)為是輸出為零，所以應(yīng)選擇DDZ-III型K型熱電偶溫度變送器。本系統(tǒng)選擇接觸式測(cè)溫元件。其中較為常用的有熱電偶、熱電阻和集成溫度傳感器三種，由于系統(tǒng)對(duì)溫度的要求不是很高，一般的測(cè)溫元件即可滿足要求，故選擇K型熱電偶作為測(cè)溫元件。3.2執(zhí)行器的選擇執(zhí)行器是自動(dòng)控制系統(tǒng)中的執(zhí)行機(jī)構(gòu)和控制閥組合體。它在自動(dòng)控制系統(tǒng)中的作用是接受來自調(diào)節(jié)器發(fā)出的信號(hào)，以其在工藝管路的位置和特性，調(diào)節(jié)工藝介質(zhì)的流量，從而將被控?cái)?shù)控制在生產(chǎn)過程所要求的范圍內(nèi)。執(zhí)行器在結(jié)構(gòu)上分為執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。其中執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括氣動(dòng)、電動(dòng)和液動(dòng)三大類，而液動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)使用甚少，同時(shí)氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)中使用最廣泛的是氣動(dòng)薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)，因此執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇主要是指對(duì)氣動(dòng)薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)和電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇，由于氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作溫度范圍較大，防爆性能較好，故本系統(tǒng)選擇氣動(dòng)薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)并配上電/氣閥門定位器。整理為word格式整理為word格式整理為word格式3.3控制器選擇最為廣泛的調(diào)節(jié)器控制規(guī)律為比例、積分、微分控制，簡(jiǎn)稱PID控制，又稱PID調(diào)節(jié)。它以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調(diào)整方便而成為工業(yè)控制的主要技術(shù)之一。當(dāng)被控對(duì)象的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不能完全掌握，或得不到精確的數(shù)學(xué)模型時(shí)，控制理論的

其它技術(shù)難以采用時(shí)，系統(tǒng)控制器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)必須依靠經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試來確定，這時(shí)應(yīng)用PID控制技術(shù)最為方便。即當(dāng)我們不完全了解一個(gè)系統(tǒng)和被控對(duì)象，或

不能通過有效的測(cè)量手段來獲得系統(tǒng)參數(shù)時(shí)，最適合用PID控制技術(shù)。PID控制，實(shí)際中也有PI和PD控制。PID控制器就是根據(jù)系統(tǒng)的誤差，利用比例、積分、微分計(jì)算出控制量進(jìn)行控制的。PID控制公式如下u(t)=Kp*e(t)+Ki∑e(t)+Kd[e(t)–e(t-1)]+u0比例（P）控制比例控制是一種最簡(jiǎn)單的控制方式。其控制器的輸出與輸入誤差信號(hào)成比例關(guān)系。當(dāng)僅有比例控制時(shí)系統(tǒng)輸出存在穩(wěn)態(tài)誤差（Steady-stateerror）。積分（I）控制在積分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號(hào)的積分成正比關(guān)系。對(duì)一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)，如果在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后存在穩(wěn)態(tài)誤差，則稱這個(gè)控制系統(tǒng)是有穩(wěn)態(tài)誤差的或簡(jiǎn)稱有差系統(tǒng)（SystemwithSteady-stateError）。為了消除穩(wěn)態(tài)誤差，在控制器中必須引入“積分項(xiàng)”。積分項(xiàng)對(duì)誤差取決于時(shí)間的積分，隨著時(shí)間的增加，積分項(xiàng)會(huì)增大。這樣，即便誤差很小，積分項(xiàng)也會(huì)隨著時(shí)間的增加而加大，它推動(dòng)控制器的輸出增大使穩(wěn)態(tài)誤差進(jìn)一步減小，直到等于零。因此，比例+積分(PI)控制器，可以使系統(tǒng)在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后無穩(wěn)態(tài)誤差。微分（D）控制在微分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號(hào)的微分（即誤差的變化率）成正比關(guān)系。自動(dòng)控制系統(tǒng)在克服誤差的調(diào)節(jié)過程中可能會(huì)出現(xiàn)振蕩甚至失穩(wěn)。其原因是由于存在有較大慣性組件（環(huán)節(jié)）或有滯后(delay)組件，具有抑制誤差的作用，其變化總是落后于誤差的變化。解決的辦法是使抑制誤差的作用的變化“超前”，即在誤差接近零時(shí)，抑制誤差的作用就應(yīng)該是零。這就是說，在控制器中僅引入“比例”項(xiàng)往往是不夠的，比例項(xiàng)的作用僅是放大誤差的幅值，而目前需要增加的是“微分項(xiàng)”，它能預(yù)測(cè)誤差變化的趨勢(shì)，這樣，具有比例+微分的控制器，就能夠提前使抑制誤差的控制作用等于零，甚至為負(fù)值，從而避免了被控量的嚴(yán)重超調(diào)。所以對(duì)有較大慣性或滯后的被控對(duì)象，比例+微分(PD)控制器能改善系統(tǒng)在調(diào)節(jié)過程中的動(dòng)態(tài)特性。PID控制器的參數(shù)整定是控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容。它是根據(jù)被控過程的特性確定PID控制器的比例系數(shù)、積分時(shí)間和微分時(shí)間的大小。PID控制器參數(shù)整定的方法很多，概括起來有兩大類：一是理論計(jì)算整定法。它主要是

依據(jù)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，經(jīng)過理論計(jì)算確定控制器參數(shù)。這種方法所得到的計(jì)算數(shù)據(jù)未必可以直接用，還必須通過工程實(shí)際進(jìn)行調(diào)整和修改。二是工程整定方法，它主

要依賴工程經(jīng)驗(yàn)，直接在控制系統(tǒng)的試驗(yàn)中進(jìn)行，且方法簡(jiǎn)單、易于掌握，在工程實(shí)際中被廣泛采用。PID控制器參數(shù)的工程整定方法，主要有臨界比例法、反應(yīng)整理為word格式整理為word格式整理為word格式

曲線法和衰減法。三種方法各有其特點(diǎn)，其共同點(diǎn)都是通過試驗(yàn)，然后按照工程經(jīng)驗(yàn)公式對(duì)控制器參數(shù)進(jìn)行整定。但無論采用哪一種方法所得到的控制器參數(shù)，都需

要在實(shí)際運(yùn)行中進(jìn)行最后調(diào)整與完善?，F(xiàn)在一般采用的是臨界比例法。利用該方法進(jìn)行PID控制器參數(shù)的整定步驟如下：（1）首先預(yù)選擇一個(gè)足夠短的采樣周期讓系統(tǒng)工作；（2）僅加入比例控制環(huán)節(jié)，直到系統(tǒng)對(duì)輸入的階躍響應(yīng)出現(xiàn)臨界振蕩，記下這時(shí)的比例放大系數(shù)和臨界振蕩周期；（3）在一定的控制度下通過公式計(jì)算得到PID控制器的參數(shù)。整理為word格式整理為word格式整理為word格式第4章控制器參數(shù)整定及Simulink仿真4.1控制器參數(shù)整定在模擬PID算法控制規(guī)律為：則算法的傳遞函數(shù)為：其中:KP為調(diào)節(jié)器的放大系數(shù)；TI為積分時(shí)間常數(shù)；TD微分時(shí)間常數(shù)；積分系數(shù)；微分系數(shù)：;比例度：整定思路：1.理論根據(jù)——由于主、副對(duì)象的時(shí)間常數(shù)相差很大，則主、副回路的工作頻率差別很大，當(dāng)副回路整定好以后，將副回路視作主回路的一個(gè)環(huán)節(jié)來整定主回路時(shí)，可認(rèn)為對(duì)副回路的影響很小，甚至可以忽略。整理為word格式整理為word格式整理為word格式2.另一方面，工藝上對(duì)主變量的控制要求較高，而對(duì)副變量的控制要求較低。整定順序：先整定副調(diào)節(jié)器，再去整定主調(diào)節(jié)器。整定步驟：(1)在生產(chǎn)工藝穩(wěn)定，主、副調(diào)節(jié)器均設(shè)置為純比例控制作用。(2)具體做法，將主調(diào)節(jié)器的比例度置于100%,,。(3)按簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的衰減曲線法整定副回路——將副調(diào)節(jié)器的比例度由大到小調(diào)整，直到副變量的過渡過程曲線呈4:1衰減振蕩為止。(4)記下此時(shí)的比例度，量得此時(shí)的衰減振蕩周期。(5)置副調(diào)節(jié)器的比例度為,將副回路看作是主回路的一個(gè)環(huán)節(jié),主副環(huán)仍閉合,用同樣的方法整定主調(diào)節(jié)器——將主調(diào)節(jié)器的比例度由大到小調(diào)節(jié)，直到主變量的過渡過程曲線呈4:1衰減振蕩為止。(6)記下此時(shí)主調(diào)節(jié)器的比例度,量出主變量振蕩周期。(7)由已求得的、、、的值，結(jié)合主、副調(diào)節(jié)器的選型，按照簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的衰減曲線法整定參數(shù)的經(jīng)驗(yàn)公式，分別計(jì)算主、副調(diào)節(jié)器的最佳參數(shù)值。(8)按照“先副后主”、“先P再I后D”的順序，將計(jì)算出的參數(shù)設(shè)置到調(diào)節(jié)器上，作擾動(dòng)試驗(yàn)，觀察過渡過程曲線，作適當(dāng)?shù)膮?shù)調(diào)整，直到控制質(zhì)量最佳。表3-1衰減曲線法整定計(jì)算公式整理為word格式整理為word格式整理為word格式圖4-1衰減曲線法整定計(jì)算公式比例度：0.9振蕩周期：；整理為word格式整理為word格式整理為word格式圖4-2參數(shù)模塊設(shè)定4.2仿真結(jié)果1.加熱爐出口溫度單回路系統(tǒng)仿真原理圖圖4-3系統(tǒng)仿真原理圖2.加熱爐出口溫度單回路系統(tǒng)仿真結(jié)果整理為word格式整理為word格式整理為word格式圖4-4系統(tǒng)仿真結(jié)果結(jié)論此次課程設(shè)計(jì)是加熱爐溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，使用到了過程控制系統(tǒng)很多方面的知識(shí)，包括串級(jí)控制系統(tǒng)分析、建模與仿真，串級(jí)控制系統(tǒng)整定方法，PID調(diào)節(jié)器的參數(shù)工程整定，串級(jí)控制系統(tǒng)的性能分析等。在這次設(shè)計(jì)中我們還探討了有關(guān)單回路PID控制的設(shè)計(jì)、前饋—反饋控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、串級(jí)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)等有關(guān)內(nèi)容。我還查閱了很多資料并且對(duì)以前學(xué)習(xí)的專業(yè)知識(shí)系統(tǒng)并有針對(duì)性的復(fù)習(xí)，設(shè)計(jì)出了自己滿意作品，進(jìn)而得到同學(xué)和老師的肯定，也只有這樣才能起到此次課程設(shè)計(jì)的目的。整理為word格式整理為word格式整理為word格式整理為word格式整理為word格式整理為word格式致謝通過此次課程設(shè)計(jì)，我深刻的認(rèn)識(shí)到課程設(shè)計(jì)不僅是對(duì)前面所學(xué)知識(shí)的一種檢驗(yàn)，而且也是對(duì)自己能力的一種提高。通過這次課程設(shè)計(jì)使我明白了自己原來知識(shí)還比較欠缺。自己要學(xué)習(xí)的東西還太多，以前老是覺得自己什么東西都會(huì)，什么東西都懂，有點(diǎn)眼高手低。通過這次課程設(shè)計(jì)，我才明白學(xué)習(xí)是一個(gè)長(zhǎng)期積累的過程，在以后的工作、生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，努力提高自己知識(shí)和綜合素質(zhì)。在此要感謝我的指導(dǎo)老師韓學(xué)輝老師的指導(dǎo)，感謝老師給我的幫助。在設(shè)計(jì)過程中，我通過查閱大量有關(guān)資料，與同學(xué)交流經(jīng)驗(yàn)和自學(xué)，并向老師請(qǐng)教等方式，使自己學(xué)到了不少知識(shí)，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個(gè)設(shè)計(jì)中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨(dú)立工作的能力，樹立了對(duì)自己工作能力的信心，相信會(huì)對(duì)今后的學(xué)習(xí)工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動(dòng)手的能力，使我充分體會(huì)到了在創(chuàng)造過程中探索的艱難和成功時(shí)的喜悅。雖然這個(gè)設(shè)計(jì)做的也不太好，但是在