苏州市职业大学项目设计说明书
项目名称储罐液位-流量串级控制系统的
设计与实现
学生姓名颜泽凯
学生学号127301436
班级名称12电气4
项目日期2014/5/27
指导老师吴晓帆
一、引言
1.1 项目名称和意义
储罐液位与流量的串级控制：在生产过程中，储罐通常是中间存储和缓冲单元，在储罐中存储一定体积的物料，一旦上游生产过程出现局部停车，由于储罐中还有物料，在一定时间内不会影响下游生产。在规定时间内使得上游恢复生产，不会对生产造成过多经济损失。另外，对于塔类容器，其塔釜液位的稳定直接影响塔器的工作效果。
1.2 项目目标
1.2.1 巩固串级控制系统的设计过程
1.2.2 巩固串级控制系统的组态、投运和控制器参数整定
1.3 项目要求
1.3.1 稳定性：对恒值系统要求当系统受到扰动后，经过一定时间的调整能够回到原来的期望值。
对随动系统，被控制量始终跟踪参据量的变化。稳定性是对系统的基本要求，不稳定的系统不能实现预定任务。稳定性，通常由系统的结构决定与外界因素无关。
1.3.2 快速性：对过渡过程的形式和快慢提出要求，一般称为动态性能。稳定高射炮射角随动系统，虽然炮身最终能跟踪目标，但如果目标变动迅速，而炮身行动迟缓，仍然抓不住目标。
1.3.3 准确性：用稳态误差来表示。如果在参考书如信号作用下，当系统达到稳态后，其稳态输出与参考输入所要求的期望输出之差叫做给定稳态误差。显然，这种误差越小，表示系统的输出跟随参考输入的精度越高。
1.4 项目内容
1.4.1工艺分析及方案确定
1.4.
2.储罐液位与流量的串级控制方案设计
1.4.3控制方案实施（组态编程）
1.4.4运行调试（系统投运与参数整定）
1.4.5运行结果分析
二、工艺分析及方案确定
2.1 工艺流程及对象特性分析
P1101
图2-1 工艺流程图
2.2控制方案确定
主对象储罐液位滞后小，响应快，为了保证主变量无余差，主控制器选用比例积分控制器。副对象储罐入口流量，为了保证其快速跟踪主控制器的输出，选用比例控制器。不是温度选择PIC，如果是温度选PID。
2.3原理分析
水箱液位串级控制系统，它是由主控、副控两会路组成，主控回路的调节器称主调节器，控制对象为水箱，水箱的液位为系统的主控制量，副控制回路中的调节器称副调节器，流入水箱的流量作为副控制量，主调节器的输出作为副调节器的给定，副调节器的输出直接调节电磁阀的转速，改变进入水箱的泵的流量，从而达到控制水箱液位的目的；在该控制系统中，由于水箱存在容积延迟，从而导致该过程的难以控制。串级控制是改善调节过程动态性能的有效方法，由于其超前的控制作用，可以大大克服系统的容积延迟。采用一步整定法，通过组态软件对整定过程及液位的平衡过程进行实时监控，直至达到主、副回路的最佳整定参数。
三．储罐液位与流量的串级控制方案设计
3.1串级控制系统结构原理
3.1.1控制流程图
图3-1 控制流程图
3.1.2方块原理图
3.2仪表作用方式的选择
3.2.1控制阀开闭形式及控制器正反作用方式选择
(1)控制阀开闭形式选择
气开阀：随着压力信号的增大，阀门逐渐开大，无信号时，阀门处于关闭状态。
气闭阀：随着压力信号的增大，阀门逐渐关小，无信号时，阀门处于全开的状态。
气开、气闭的选择原则：主要从工艺生产上的安全要求出发。当输入气压信号中断时，应保证设备和操作人员的安全。
所以控制阀应该选择气开型
(2)控制器正反作用方式确定
根据系统必须构成负反馈的原则以及串级控制系统先副后主的判定顺序可知：FIC1106为反作用，LIC1101为反作用。
3.2.2控制规律选择
PID控制规律的选择
主对象储罐液位滞后小，响应快，为了保证主变量无余差，主控制器选用比例积分控制器。副对象储罐入口流量，为了保证其快速跟踪主控制器的输出，选用比例控制器
四.控制方案实施
4.1 打开工程
在没有打开任何工程的前提下，在SMPT-1000监控环境中打开储罐工程09_TankLI1101 CascadeControl。
4.2阀门设置
点击工具栏中的V按钮，打开阀门/挡板控制配置对话框，将阀门FV1106设为内控状态。
4.3 系统组态
（1）点击工具栏中的按钮，将当前窗口切换到控制系统组态窗口，进行控制系统组态。
（2）从控制模块库中拖入两个数据采集点，采集储罐液位LI1101和入口流量FI1106。
（3）从控制模块库中拖入两个PID控制器模块。
（4）从控制模块库拖入一个执行单元，阀门位号FV1106，数据输出类型为绝对量。
4.4 添加曲线
连接各个模块，组成储罐液位-储罐入口流量串级控制系统。
在趋势曲线画面中添加LI1101、FI1106、FV1106、FV1101的实时曲线。
4.5 系统运行
将阀门FV1101固定开度为30，点击工具栏中的运行按钮，让储罐工程运行起来。
五.运行调试
5.1系统投运与运行
5.1.1冷态开车
（1）检查各阀门是否设置正确，
（2）编写控制回路，
（3）确保各个阀门都处于关闭后开车运行至少3秒以上，
（4）在副控制器中，手动状态下将“输出OP”设成50，确定后等FI1106稳定（4.9<=FI1106<=5.1）3秒以上，
（5）把副控制器设成“自动”，把“SP”设成6以及设置PID参数，确定后观察曲线是否出现衰减震荡。
5.1.2升液位
（1）当LI1101>=55后，等3秒以上，暂停运行，将出口泵打开，FV1101设成45，
（2）把主控制器投自动，“SP”设60，设置好PID参数，
（3）把副控制器的比例减小50%后投串级，确定后继续运行。
5.1.3LIC1101
观察液位是否能稳定在设定值，改变PID参数。
5.1.4加干扰
液位稳定1分钟后，把FV1101设成20，观察液位能否稳定，改变PID参数调节。
5.1.5安全与稳定要求
确保当液位大于50后不能低于15，不能高于85。
5.2控制器参数整定
5.2.1工程整定方法
在系统稳定的前提下，将主控制器LIC1101的状态设为自动。
通过经验按照单回路控制系统PID参数整定方法直接整定主控制器参数。记录整定好的控制器参数和LI1101、FI1106的响应曲线。
将LI1101设定值从50%变为60%，记录LI1101的响应曲线。
待LI1101稳定后，将LI1101设定值从60%再变为50%，记录LI1101的响应曲线。
在FIC1106控制器配置对话框中，将控制器设为手动状态。将控制器输出OP值修改为55，也就是将FV1106的开度突变为55。经过10s左右后，将控制器状态设置为自动状态。观察在FV1106自身受扰动的情况下LI1101曲线的变化趋势。
待系统稳定之后，将FV1101开度设置为40，观察LI1101曲线的变化趋势。
当LI1101稳定后，再将FV1101开度调回到30，等待LI1101稳定。
六.运行结果分析
第七章总结
随着现代工业生产过程向着大型、连续方向发展,对控制系统的控制品质提出了日益增长的要求。在这种情况下,传统的单回路液位控制已经难以满足一些复杂的控制要求，水箱液位控制系统由于控制过程特性呈现大滞后、外界环境的扰动较大，要保持水箱液位最后都保持设定值，用简单的单闭环反馈控制不能实现很好的控制效果，所以采用串级闭环反馈系统。本设计采用水箱液位和注水流量串级控制，设计系统主要由水箱、管道、三相磁力泵、水压传感器、涡轮流量计、变频器、可编程控制器及其输入输出通道电路等构成。系统中由液位PID 控制器的设定值端口设置液位给定值，水压力传感器检测液位。涡轮流量计测流量，变频器调节水泵的转速，采用PID算法得出变频器输出值，实现流量的控制。流量控制是内环，液位控制是外环。制作相对应的控制画面，让画面的个按钮与变量相对应，对系统的个参数进行整定，通过不断的调试，使系统尽可能的保持在要求的位置。系统电源由接触器和按钮控制，系统电源接通后PLC进行必要的自检和初始化，控制器接收到系统启动按钮动作信号后，通过接触器接通电机电源，启动动力系统工作，开始两个闭环系统的调节控制。
参考文献
王爱广，王琦主编.过程控制技术.北京:化学工业出版社.2005 李友善主编.自动控制原理.北京：国防工业出版社.1980
王树青主编.工业过程控制过程.北京：化学工业出版社.1999
目录 第一章工艺流程简介 1.1工艺流程文字叙述…………………………………………………4. 1.2工艺流程图 (4) 第二章调节阀设计计算 2.1调节阀流量系数计算 (4) 2.2调节阀原理图和外型结构图 (5) 第三章控制回路设计 3.1 比值控制回路设计 (5) 3.2 均匀控制回路设计 (6) 3.3 前馈反馈控制回路设计 (7) 3.4 串级控制回路设计 (8) 第四章按工程标准符号绘制的带控制点的工艺流程图 (10) 第五章蒸汽贮罐设计 (11) 第六章结语 (17) 参考文献
过程装备综合课程设计任务书3—控制设计部分 说明：此表一式3份，学生、指导教师、系部各一份。 2013年12月20日 学 号 101610041162 学生姓名 陈妃墨 专业（班级） 10过程装2班 设计题目 控制系统与调节阀设计 设 计 技 术 参 数 调节阀设计参数： 调节阀类型：直通单座阀 调节阀流量： 控制系统类型： （其它具体参数见附表） 设 计 要 求 1设计说明书要求计算准确，文字工整。 用CAD 绘制的调节阀的结沟图要与设计计算的结构尺寸一致。 用CAD 绘出带控制点的工艺流程图要求清晰准确，符合工程图纸要求。 从工程实际出发分析当负载波动时调节器与调节阀的工作过程。 工 作 量 1 按给出的参数要求进行调节阀的设计计算,绘出CAD 图纸. （A4纸） (资料中的参考数据均可采用.) 2 用 CAD 绘出参考的工艺流程图和流程文字说明. （A4纸） 3 根据给出的工艺流程进行4-5个复杂控制回路设计,(每人必有1--2个可监控的控制回路)要求绘出控制原理图,方框图;设计中可以添加相关设备,并逐个分析你所设计的控制回路在载荷波动时如何满足控制要求. (注明调节器和调节阀 的正 、反作用) 4 按工程标准符号要求绘出含控制点的工艺流程图（A3纸） 5 设计完成时要求上交用A4和A3纸打印的3张图纸,设计计算的文字材料（每个控制回路的控制原理图,方框图加文字说明用一页纸）总计3000字以上。 工 作 计 划 查阅检索资料及设计计算2-3天 绘图、写说明书、准备答辩3-4天 参 考 资 料 [1] 王毅. 过程装备控制技术[M].北京：化学工业出版社，2001. [2] 林锦国 过程控制系统仪表装置[M]南京：东南大学出版社，2006. [3] 陆培文.调节阀实用技术[M].北京：机械工业出版社，2006. [4] 翁维勤 .过程控制系统 [M].北京：化学工业出版社，2004. [5] 胡国祯.化工仿真[M].北京：化学工业出版社，2004. 指导教师签字 郭 奇 基层教学单位主任签 字
《运动控制系统》课程设计报告 时间 2014.10 _ 学院自动化 _ 专业班级自1103 _ 姓名曹俊博 __ 学号 41151093 指导教师潘月斗 ___ 成绩 _______
摘 要 本课程设计从直流电动机原理入手，建立V-M双闭环直流调速系统，设计双闭环直流调速系统的ACR和ASR结构，其中主回路采用晶闸管三相桥式全控整流电路供电，触发器采用KJ004触发电路，系统无静差；符合电流超调量σi≤5%；空载启动到额定转速超调量σn≤10%。并详细分析系统各部分原理及其静态和动态性能，且利用Simulink对系统进行各种参数给定下的仿真。 关键词：双闭环；直流调速；无静差；仿真 Abstract This course is designed from DC motor, establish the principles of V-M double closed loop DC speed control system design, the double closed loop dc speed control system and the structure, including ACR ASR the main loop thyristor three-phase bridge type all control the power supply and trigger the rectifier circuit KJ004 trigger circuit, the system without the static poor; Accord with current overshoots sigma I 5% or less; No-load start to the rated speed overshoot sigma n 10% or less. And detailed analysis of the system principle and the static and dynamic performance, and the system of simulink to various parameters set simulation. Key Words：double closed loop；DC speed control system；without the static poor；simulation
学号1422060213 天津城建大学 过程控制课程设计 设计说明书 串级温度控制系统设计 起止日期：2017 年7 月 3 日至2017 年7 月7 日 学生姓名侯亚东 班级14自动化2班 成绩 指导教师(签字) 控制与机械工程学院 2017年7月7日
天津城建大学 课程设计任务书 2016 -2017学年第 2学期 控制与机械工程 学院 自动化专业 班级 14自动化2班 姓名 侯亚东 学号 1422060213 课程设计名称： 过程控制 设计题目： 串级温度控制系统设计 完成期限：自 2017 年 7 月 3 日至 2017 年 7 月 7 日共 1 周 设计依据、要求及主要内容： 一、设计任务 管式加热炉系统，考虑将燃烧室温度作为副变量，烧成温度作为主变量，主、副对象的传递函数分别为： 2017()81 s G s e s -=+，021()(101)(201)G s s s =++ 试采用串级控制设计温度控制系统，具体要求如下： 1) 进行控制方案设计，包括调节阀的选择、控制器参数整定，给出相应的闭环系统原理图； 2) 进行仿真实验，给出系统的跟踪性能和抗干扰性能； 3）说明不同控制方案对系统的影响。 二、设计要求 采用MATLAB 仿真；需要做出以下结果： （1） 超调量 （2） 峰值时间 （3） 过渡过程时间 （4） 余差 （5） 第一个波峰值 （6） 第二个波峰值 （7） 衰减比 （8） 衰减率 （9） 振荡频率 （10）全部P 、I 、D 的参数 （11）PID 的模型 （12）设计思路 三、设计报告 课程设计报告要做到层次清晰，论述清楚，图表正确，书写工整；详见“课程设计报告写作要求”。
《误差理论与测量平差》课程设计指导书 （测绘工程专业） 2011年6月
《误差理论与测量平差》课程设计指导书 适用专业：测绘工程 学分数：1 学时数：1周 1．设计的目的 《测量平差》是一门理论与实践并重的课程，测量平差课程设计是测量数据处理理论学习的一个重要实践环节，是在学生学习了专业基础理论课《误差理论与测量平差基础》课程后进行的一门实践课程，其目的是增强学生对测量平差基础理论的理解，牢固掌握测量平差的基本原理和公式，熟悉测量数据处理的基本原理和方法，灵活准确地应用于解决各类数据处理的实际问题，并能用所学的计算机基础知识，编制简单的计算程序。 2．设计的任务 （1）该课的课程设计安排在理论学习结束之后进行的，主要是平面控制网和高程控制网严密平差，时间为一周。 （2）通过课程设计，培养学生运用本课程基本理论知识和技能，分析和解决本课程范围内的实际工程问题的能力，加深对课程理论的理解与应用。 （3）在指导老师的指导下，要求每个学生独立完成本课程设计的全部内容。
3．课程设计要求 3.1基本要求： 测量平差课程设计要求每一个学生必须遵守课程设计的具体项目的要求，独立完成设计内容，并上交设计报告。在学习知识、培养能力的过程中，树立严谨、求实、勤奋、进取的良好学风。 课程设计前学生应认真复习教材有关内容和《测量平差》课程设计指导书，务必弄清基本概念和本次课程设计的目的、要求及应注意的事项，以保证保质保量的按时完成设计任务。 3.2具体设计项目内容及要求： 3.2.1高程控制网严密平差及精度评定 总体思路：现有等级水准网的全部观测数据及网型、起算数据。要求对该水准网，分别用条件、间接两种方法进行严密平差，并进行平差模型的正确性检验。 水准网的条件平差： ①列条件平差值方程、改正数条件方程、法方程； ②利用自编计算程序解算基础方程，求出观测值的平 差值、待定点的高程平差值； ③评定观测值平差值的精度和高程平差值的精度。 ④进行平差模型正确性的假设检验。 水准网的间接平差： ①列观测值平差值方程、误差方程、法方程； ②利用自编计算程序解算基础方程，求出观测值的平
过程控制工程 课程设计任务书 设计名称：扬子烯烃厂丁二烯装置控制模拟设计设计时间：2006.2.20~2006.3.10 姓名：毛磊 班级：自动化0201 学号：05号 南京工业大学自动化学院 2006年3月
1.课程设计内容： 学习《过程控制工程》课程和下厂毕业实习2周后，在对扬子烯烃厂丁二烯装置的实际过程控制策略、实习环节的控制系统以及相应的组态软件有一定的认识和了解的基础上，针对扬子烯烃厂丁二烯装置，设计一个复杂控制系统（至少包含一个复杂回路和3-5个简单回路），并利用组态软件进行动态仿真设计，调节系统控制参数，使控制系统达到要求的控制效果。 1)独立完成设计任务，每个人根据下厂具体实习装置，确定自己的课程设 计题目，每1-3人/组； 2)选用一种组态软件（例如：采用力控组态软件）绘制系统工艺流程图； 3)绘制控制系统原有的控制回路； 4)利用下厂收集的实际数据和工艺要求，选择被控对象模型，利用组态软 件，对控制系统进行组态； 5)改进原有的控制回路，增加1-2个复杂回路，并进行组态； 6)调节控制参数，使性能指标达到要求； 7)写出设计工作小结。对在完成以上设计过程所进行的有关步骤：如设计 思想、指标论证、方案确定、参数计算、元器件选择、原理分析等作出 说明，并对所完成的设计做出评价，对自己整个设计工作中经验教训， 总结收获。 2. 进度安排（时间3周） 1)第1周选用一种组态软件绘制系统工艺流程图；绘制控制系统原有的 控制回路； 2)第2周利用下厂收集的实际数据和工艺要求，选择被控对象模型，利 用组态软件，对控制系统进行组态； 3)第3周(1-3) 改进原有的控制回路，增加1-2个复杂回路，并进行组态； 调节控制参数，使性能指标达到要求； 4)第3周(4) 书写课程设计说明书 5)第3周(5) 演示、答辩
《运动控制系统》课程设计报告 时间2014.10 _ 学院自动化 _ 专业班级自1103 _ 姓名曹俊博__ 学号 指导教师潘月斗 ___ 成绩 _______
摘要 本课程设计从直流电动机原理入手，建立V-M双闭环直流调速系统，设计双闭环直流调速系统的ACR和ASR结构，其中主回路采用晶闸管三相桥式全控整流电路供电，触发器采用KJ004触发电路，系统无静差；符合电流超调量σi≤5%；空载启动到额定转速超调量σn≤10%。并详细分析系统各部分原理及其静态和动态性能，且利用Simulink对系统进行各种参数给定下的仿真。 关键词：双闭环；直流调速；无静差；仿真 Abstract This course is designed from DC motor, establish the principles of V-M double closed loop DC speed control system design, the double closed loop dc speed control system and the structure, including ACR ASR the main loop thyristor three-phase bridge type all control the power supply and trigger the rectifier circuit KJ004 trigger circuit, the system without the static poor; Accord with current overshoots sigma I 5% or less; No-load start to the rated speed overshoot sigma n 10% or less. And detailed analysis of the system principle and the static and dynamic performance, and the system of simulink to various parameters set simulation. Key Words：double closed loop；DC speed control system；without the static poor；simulation
成都理工大学工程技术学院《过程控制系统课程设计实验报告》 名称：单容水箱液位过程控制 班级：2011级自动化过程控制方向 姓名： 学号：
目录 前言 一．过程控制概述 (2) 二．THJ-2型高级过程控制实验装置 (3) 三．系统组成与工作原理 (5) （一）外部组成 (5) （二）输入模块ICP-7033和ICP-7024模块 (5) （三）其它模块和功能 (8) 四．调试过程 (9) （一）P调节 (9) （二）PI调节 (10) （三）PID调节 (11) 五．心得体会 (13)
前言 现代高等教育对高校大学生的实际动手能力、创新能力以及专业技能等方面提出了很高的要求，工程实训中心的建设应紧紧围绕这一思想进行。 首先工程实训首先应面向学生主体群，建设一个有较宽适应面的基础训练基地。通过对基础训练设施的 集中投入，面向全校相关专业，形成一定的规模优势，建立科学规范的训练和管理方法，使训练对象获得机械、 电子基本生产过程和生产工艺的认识，并具备一定的实践动手能力。 其次，工程实训的内容应一定程度地体现技术发展的时代特征。为了适应现代化工业技术综合性和多学科交叉的特点，工程实训的内容应充分体现机与电结合、技术与非技术因素结合，贯穿计算机技术应用，以适应科学技术高速发展的要求。应以一定的专项投入，建设多层次的综合训练基地，使不同的训练对象在获得对现代工业生产方式认识的同时，熟悉综合技术内容，初步建立起“大工程”的意识，受到工业工程和环境保护方面的训练，并具备一定的实用技能。 第三，以创新训练计划为主线，依靠必要的软硬件环境，建设创新教育基地。以产品的设计、制造、控制乃至管理为载体，把对学生的创新意识和创新能力的培养，贯穿于问题的观测和判断、创造和评价、建模和设计、仿真和建造的整个过程中。
控制装置与仪表课程设计 课程设计报告( 2012-- 2013年度第二学期) 名称：控制装置与仪表课程设计 题目：炉膛压力系统死区控制系统设计 院系： 班级： 学号： 学生姓名： 指导教师： 设计周数：一周 成绩： 日期：2013年7 月5日
一、课程设计(综合实验)的目的与要求 1.1 目的与要求 （1）认知控制系统的设计和控制仪表的应用过程。 （2）了解过程控制方案的原理图表示方法（SAMA图）。 （3）掌握数字调节器KMM的组态方法，熟悉KMM的面板操作、数据设定器和KMM数据写入器的使用方法。 （4）初步了解控制系统参数整定、系统调试的过程。 1.2设计实验设备 KMM数字调节器、KMM程序写入器、PROM擦除器、控制系统模拟试验台1 1.3主要内容 1. 按选题的控制要求，进行控制策略的原理设计、仪表选型并将控制方案以SAMA 图表示出来。 2 . 组态设计 2．1 KMM组态设计 以KMM单回路调节器为实现仪表并画出KMM仪表的组态图，由组态图填写 KMM的各组态数据表。 2．2 组态实现 在程序写入器输入数据，将输入程序写入EPROM芯片中。 3. 控制对象模拟及过程信号的采集 根据控制对象特性，以线性集成运算放大器为主构成反馈运算回路，模拟控制对 象的特性。将定值和过程变量送入工业信号转换装置中，以便进行观察和记录。 4. 系统调试 设计要求进行动态调试。动态调试是指系统与生产现场相连时的调试。由于生产 过程已经处于运行或试运行阶段，此时应以观察为主，当涉及到必需的系统修改 时，应做好充分的准备及安全措施，以免影响正常生产，更不允许造成系统或设 备故障。动态调试一般包括以下内容： 1)观察过程参数显示是否正常、执行机构操作是否正常； 2)检查控制系统逻辑是否正确，并在适当时候投入自动运行； 3）对控制回路进行在线整定； 4）当系统存在较大问题时，如需进行控制结构修改、增加测点等，要重新组态下装。 二、设计（实验）正文 1设计题目：炉膛压力系统死区控制系统设计（如附图1） 附图1： 引风机 炉膛压力系统死区单回路控制系统
自控课程设计课程设计(论文) 设计（论文）题目单位反馈系统中传递函数的研究 学院名称Z Z Z Z学院 专业名称Z Z Z Z Z 学生姓名Z Z Z 学生学号Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z 任课教师Z Z Z Z Z 设计（论文）成绩
单位反馈系统中传递函数的研究 一、设计题目 设单位反馈系统被控对象的传递函数为 ) 2)(1()(0 0++= s s s K s G （ksm7） 1、画出未校正系统的根轨迹图，分析系统是否稳定。 2、对系统进行串联校正，要求校正后的系统满足指标： （1）在单位斜坡信号输入下，系统的速度误差系数=10。 （2）相角稳定裕度γ>45o , 幅值稳定裕度H>12。 （3）系统对阶跃响应的超调量Mp <25%,系统的调节时间Ts<15s 3、分别画出校正前，校正后和校正装置的幅频特性图。 4、给出校正装置的传递函数。计算校正后系统的截止频率Wc 和穿频率Wx 。 5、分别画出系统校正前、后的开环系统的奈奎斯特图，并进行分析。 6、在SIMULINK 中建立系统的仿真模型，在前向通道中分别接入饱和非线性环节和回环非线性环节，观察分析非线性环节对系统性能的影响。 7、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响（自由发挥）。 二、设计方法 1、未校正系统的根轨迹图分析 根轨迹简称根迹，它是开环系统某一参数从0变为无穷时，闭环系统特征方程式的根在s 平面上变化的轨迹。 1）、确定根轨迹起点和终点。 根轨迹起于开环极点，终于开环零点；本题中无零点，极点为：0、-1、-2 。故起于0、-1、-2，终于无穷处。 2）、确定分支数。 根轨迹分支数与开环有限零点数m 和有限极点数n 中大者相等，连续并且对称于实轴；本题中分支数为3条。
过控课设目录 第一章前馈-反馈控制与设计任务 (2) 1.1 前馈控制 (2) 1.2 反馈控制 (2) 1.3 设计任务 (2) 1.4 设计要求 (2) 1.5 设计报告 (2) 第二章前馈-反馈系统 (2) 2.1 前馈控制系统的组成 (3) 2.2 前馈控制系统的特点 (3) 2.3 前馈-反馈复合控制系统特性分析 (4) 第三章前馈-反馈仿真分析 (7) 3.1 系统分析 (7) 3.2 静态系统仿真图 (8) 3.2 动态系统仿真 (9) 3.3 系统跟踪性能与抗干扰性能 .............................................. . 9 第四章总结 .. (11) 参考文献 (12)
第一章前馈-反馈控制与设计任务 1.1 前馈控制 前馈控制（英文名称为Feedforward Control），是按干扰进行调节的开环调节系统，在干扰发生后，被控变量未发生变化时，前馈控制器根据干扰幅值，变化趋势，对操纵变量进行调节，来补偿干扰对被控变量的影响，使被控变量保持不变的方法。 1.2 反馈控制 反馈控制（英文名称为Feedback Control），是指从被控对象获取信息，按照偏差的极性而向相反的方向改变控制量，再把调节被控量的作用馈送给控制对象，这种控制方法称为反馈控制，也称作按偏差控制。反馈控制总是通过闭环来实现的。反馈控制的特点：反馈控制的特点有：按偏差进行调节；调节量小，失调量小；能随时了解被控变量变化情况；输出影响输入（闭环）。反馈控制必须有偏差才能进行调节，调节作用落后于干扰作用；调节不及时，被控变量总是变化的。 1.3 设计任务 蒸发器的控制通道传递函数为，G01(s)=Wo(s)= 0.94/(55s+1)ｅ-6s,扰动通道特性为G02(s)=Wf(s)=1.05/(41s+1)ｅ-8s试设计前馈-反馈控制系统，具体要求如下： 1.4 设计要求 1) 采用matlab仿真分析不同形式前馈控制器对系统性能的影响； 2）采用matlab仿真分析不同形式前馈-反馈控制器对系统性能的影响； 3) 选择一种较为理想的控制方案进行设计，给出相应的闭环系统原理图； 4）进行仿真实验，给出系统的跟踪性能和抗干扰性能。 1.5 设计报告 课程设计报告要做到层次清晰，论述清楚，图表正确，书写工整；详见“课程设计报告写作要求”。 第二章前馈-反馈系统 2.1 前馈控制系统的组成 在热工控制系统中，由于被控对象通常存在一定的纯滞后和容积滞后，因而从干扰产生到被调量发生变化需要一定的时间。从偏差产生到调节器产生控制作用以及操纵量改变到被控量发生变化又要经过一定的时间，可见，这种反馈控制方案的本身决定了无法将干扰对被控量的影响克服在被控量偏离设定植之前，从而限制了这类控制系统控制质量的进一步提高。考虑到偏差产生的直接原因是干扰作用的结果，如果直接按扰动而不是按偏差进行控制，也就是说，当干扰一出现调节器就直接根据检测到的干扰大小和方法按一定规律去控制。由于干扰发生后被控量还未显示出变化之前，调节器就产生了控制作用，这在理论上就可以把偏差彻底消除。按照这种理论构成的控制系统称为前馈控制系统，显然，前馈控制对于干扰的克服
课程设计任务书及指导书格式 课程设计任务指导书文本格式一般为： 1．设计题目 2．设计目的 3．任务（要求：对于一班一题或半班一题的，需明确列出每位学生所对应的设计参数，学生以学号的后两位代替；对于一组一题的，应明确每题的学生人数和学生姓名） 4．时间安排 5．设计内容 6．设计工作要求 7．成绩评定标准 8．主要参考资料 Ⅰ、课程设计任务书 一、题目一：刚性基础 某厂房承重体系为三层钢筋混凝土框架结构，边柱荷载标准值F K边=400kN，中柱荷载标准值F K中=600kN，设计只考虑竖向荷载，要求学生完成刚性独立基础的设计（素混凝土基础），并计算沉降。工程设计正负零标高为20.0米，现形场平整平标高为20.0米。 二、设计条件 1 地质条件：场地土层如下：①素填土：松散，厚0.8m；②粘土：可塑，厚4.0 m； ③粉质粘土：硬塑，厚10.0 m；其下为不可压缩基岩； 2、水文地质条件：分布上层滞水，水位随季节性变化，现水位为地下埋深0.5m ； 3、根据岩土工程勘察报告，相关土层的设计参数如下表： 表1：土层设计参数表
表2：土层压缩试验成果表 注：②层土的基础承载力修正系数为η b =0.3，ηd=1.6； 三、设计内容 1 学生承担的具体设计题号见表一，要求每班分4个组。 表三、课程设计题号表 2 设计计算书一份（内容包括） （1）基础平面尺寸、埋深、验算； （2）基础结构施工图； （3）沉降计算； 四、题目二：桩基础 某高层民房，采用钢筋混凝土框架结构，建筑高度46米，边柱（柱断面尺寸600×600mm2 ） 荷载标准值F K边=18000kN，中柱（柱断面尺寸800×800mm2）荷载标准值F K中=30000kN，柱弯矩M K=200KN·m，水平荷载H K=100KN，桩顶允许水平位移10mm，桩顶约束按固结考虑；要求学生完成桩基础的设计。工程设计正负零标高为20.0米，现形场平整平标高为20.0米。 地质条件：场地土层如下：①素填土：松散，厚1.8m；②粘土：可塑，厚5.0 m；③粉质粘土：硬塑，厚10.0 m；其下为不可压缩基岩； 水文地质条件：分布上层滞水，水位随季节性变化，现水位为地下埋深0.5m ； 桩的设计参数如下表。 表5：土层设计参数表
摘要 速度对任何一个运动体来说都是一个至关重要的物理量，如何快速方便地进行速度调节是我们一直需要探索的问题。这份课程设计采用的是直流PWM调速双闭环控制系统，该调速系统是一种模拟控制方式，其根据相应载荷的变化来调制晶体管栅极或基极的偏置，来实现开关稳压电源输出晶体管或晶体管导通时间的改变，这种方式能使电源的输出电压在工作条件变化时保持恒定，是利用微处理器的数字信号对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术。 PWM控制技术以其控制简单，灵活和动态响应好的优点而成为电力电子技术最广泛应用的控制方式，也是人们研究的热点。由于当今科学技术的发展已经没有了学科之间的界限，结合现代控制理论思想或实现无谐振软开关技成为PWM控制技术发展的主要方向之一。这份课程设计对于PWM设计的各个方面进行了简要阐述，并进行了Proteus仿真以及Matlab中的Simulink仿真，去的了较好的结果。 关键词：PWM调速；Proteus仿真；Matlab ；双闭环 1
目录 1 绪论 (3) 2 设计总要求 (4) 2.1设计已知参数 (4) 2.2设计具体要求 (4) 3 控制电路设计 (4) 3.1直流调速系统控制方案的选择 (4) 3.2 电流环设计 (5) 3.2.1 电流调节器的设计 (6) 3.3 转速调节器 (7) 4 主电路设计 (8) 4.1 PWM调速系统主电路形式选择 (8) 4.1.1 T型PWM变换器电路 (8) 4.1.2 H型PWM变换器电路 (9) 4.2 PWM调速系统开关电路形式选择 (13) 4.3 H型双极性逆变器的驱动分析 (14) 5 频率电压转换设计 (17) 6 脉冲分配及功率放大电路设计 (17) 7 PI调节器设计 (18) 8 三角波发生器设计 (19) 9 Matlab仿真结果 (20) 10 设计总结 (21) 参考文献 (23)
过程控制系统课程设计 报告书 课设小组：第四小组
目录 摘要 (1) 第一章课程设计任务及说明 (2) 1.1课程设计题目 (2) 1.2 课程设计容 (3) 1.2.1 设计前期工作 (3) 1.2.2 设计工作 (4) 第二章设计过程 (4) 2.1符号介绍 (4) 2.2水箱液位定制控制系统被控对象动态分析 (6) 2.3压力定制控制系统被控对象动态分析 (7) 2.4串级控制系统被控对象动态分析 (7) 第三章压力 P2 定值调节 (8) 3.1 压力定值控制系统原理图 (8) 3.2 压力定值控制系统工艺流程图 (8) 第四章水箱液位L1定值调节 (9) 4.1 水箱液位控制系统原理图 (9) 4.2 水箱液位控制系统工艺流程图 (9) 第五章锅炉流动水温度T1调节串级出水流量F2调节的流程图 (10) 5.1串级控制系统原理图 (10) 5.2串级控制系统工艺流程图 (11)
第六章控制仪表的选型 (12) 6.1 仪表选型表 (12) 6.2现场仪表说明 (13) 6.3 DCS I/O点位号、注释、量程、单位、报警限及配电设置表 (14) 第七章控制回路方框图 (15) 总结 (15) 参考文献 (16)
摘要 过程控制课程设计是过程控制课程的一个重要组成部分。通过实际题目、控制方案的选择、工程图纸的绘制等基础设计和设计的学习，培养学生理论与实践相结合能力、工程设计能力、创新能力，完成工程师基本技能训练。 使学生在深入理解已学的有关过程控制和DCS系统的基本概念、组成结构、工作原理、系统设计方法、系统设计原则的基础上，结合联系实际的课程设计题目，使学生熟悉和掌握DCS控制系统的设计和调试方法，初步掌握控制系统的工程性设计步骤，进一步增强解决实际工程问题的能力。 关键词：过程控制设计DCS
《建筑施工技术与组织》课程设计任务书 适用专业：12级建筑工程技术 一、课程设计目的 通过本次课程设计，使学生掌握单位工程施工组织设计的编制方法和编制步骤，能正确运用所学的基本理论知识，独立完成单位工程施工组织设计。 二、课程设计题目：单位工程施工组织设计（框架结构） 三、设计依据： 施工技术与组织课程中涉及的主要施工技术和组织原理如下： 1、《混凝土结构施工及验收规范》GB50204－2002（2011年版） 2、《混凝土质量控制标准》GB50164－2011 3、《混凝土强度检验评定标准》GB/T50107-2010 4、《砌体结构工程施工质量验收规范》GB50203-2011 5、《屋面工程技术规范》GB50345-2012 6、《建筑工程施工质量验收统一标准》GB50300－2013 7、《建筑施工手册》（第5版） 2012年 8、初步确定的基础持力层置于第二层粘土层，其承载力标准值为380Kpa。 9、现行国家有关施工验收规范。 四、设计条件： 1、工程概况 建筑概况：某四层学生公寓，底层为商业用房，上部为学生公寓，建筑面积3277.96m2，基础为钢筋混凝土独立基础，主体工程为全现浇框架结构，胶合板门，铝合金窗，外墙贴面砖，内墙为中级抹灰，普通涂料刷白，底层顶棚吊顶，楼地面贴地板砖，屋面用200mm厚的加气混凝土块做保温层，上做SBS改性沥青防水层，其劳动量见附表： 2、施工条件： 本工程位于该市东郊山坡地段，两面均有公路，交通便利，西面及北面为已建工程：厂内旧房、坟墓已由建设单位拆除，平整场地已在准备工作阶段完成，场地平整均按平均施工高度为-0.5米。 （1）开竣工时间：由当年9月1日开工至次年2月1日竣工，施工时间145天左右控制。 （2）气象条件：施工期间最低气温4°C,最高气温30°C，施工开始气温较高，以后逐月降低，春节以后有回升，施工期间很少有雨，主导风向为东偏南。 （3）土壤及地下水：土为二类土，地下水位-3.0米 （4）抗震要求：7度抗震烈度设防 （5）技术经济条件：各类钢窗、饰面材料等均有相关专业厂家生产，分批成套
控制装置与仪表课程设计 课程设计报告 ( 2012-- 2013年度第二学期) 名称：控制装置与仪表课程设计 题目：炉膛压力系统死区控制系统设计院系： 班级： 学号： 学生姓名： 指导教师： 设计周数：一周 成绩： 日期：2013年7 月5日
一、课程设计(综合实验)的目的与要求 1.1 目的与要求 （1）认知控制系统的设计和控制仪表的应用过程。 （2）了解过程控制方案的原理图表示方法（SAMA图）。 （3）掌握数字调节器KMM的组态方法，熟悉KMM的面板操作、数据设定器和KMM 数据写入器的使用方法。 （4）初步了解控制系统参数整定、系统调试的过程。 1.2设计实验设备 KMM数字调节器、KMM程序写入器、PROM擦除器、控制系统模拟试验台1 1.3 主要内容 1. 按选题的控制要求，进行控制策略的原理设计、仪表选型并将控制方案以SAMA 图表示出来。 2 . 组态设计 2．1 KMM组态设计 以KMM单回路调节器为实现仪表并画出KMM仪表的组态图，由组态图填写KMM 的各组态数据表。 2．2 组态实现 在程序写入器输入数据，将输入程序写入EPROM芯片中。 3. 控制对象模拟及过程信号的采集 根据控制对象特性，以线性集成运算放大器为主构成反馈运算回路，模拟控制对 象的特性。将定值和过程变量送入工业信号转换装置中，以便进行观察和记录。 4. 系统调试 设计要求进行动态调试。动态调试是指系统与生产现场相连时的调试。由于生产 过程已经处于运行或试运行阶段，此时应以观察为主，当涉及到必需的系统修改 时，应做好充分的准备及安全措施，以免影响正常生产，更不允许造成系统或设 备故障。动态调试一般包括以下内容： 1)观察过程参数显示是否正常、执行机构操作是否正常； 2)检查控制系统逻辑是否正确，并在适当时候投入自动运行； 3）对控制回路进行在线整定； 4）当系统存在较大问题时，如需进行控制结构修改、增加测点等，要重新组态下装。 二、设计（实验）正文 1设计题目：炉膛压力系统死区控制系统设计（如附图1） 附图1： 引风机 炉膛压力系统死区单回路控制系统
《交通管理与控制》课程设计---------十字交叉口信号配时优化设计 姓名：吴明健 专业：交通工程 班级：交通1321 学号：130242109
1基础资料收集 1.1道路几何条件调查 交叉口现状图（要求使用AUTOCAD 画出）。例： 1.2交通条件调查 （1）交通量调查 高峰小时流量表
（2）交叉口交通控制状况调查相位数:3; 信号周期:157s; （3）现状评价分析 交叉口现状评价结果表
1.3交叉口问题分析 （1）非机动车道狭窄，而非机动车车流量又很大，导致非机动车越过停止线等待信号并在路口大量冗积，严重影响机动车右转； （2）西进口处机动车道只有两条，分别为直行左转合用车道和直行右转合用车道，直行右转合用车道上直行车等待信号灯时会影响后方右转车辆； （3）直行车辆和左转车辆会受对向直行和左转车辆的影响，从而滞留在交叉口内，影响通行效率。 2交叉口概略设计 2.1问题对策及概略设计 （1）机动车道设计（要求使用AUTOCAD画出） 东西南北车道均为3米，非机动车道均为3米，具体见图。 （2）非机动车道设计方案 南北不变，西进口到处将非机动车道由原来的1.5米扩建至3米。 （3）信号控制方案 具体计算过程及方案结果如下。 2.2信号配时初步检验 流量比总和Y是否满足<0.9：方案一不满足，方案二满足。 3详细设计 3.1进出口道设计 东西南北车道均为3米，非机动车道均为3米，具体见图。
3.2信号控制方案
4设计方案评价 交叉口设计方案评价表 对设计方案进行总结。 5.设计总结 本次交叉口优化经过两次设计方案并试算，方案一为，南北两相位，东西两相位，并把东西方向进口车道拓宽为一个左转专用道，一个直行车道和一个直行右转专用车道。方案二为，南北一相位，东西两相位，并把东西方向进口车道拓宽为一个左转专用道，一个直行车道和一个直行右转专用车道。 结果发现第一次试算后Y>0.9,故第一个方案不成功。经过第二个方案并试算后Y<0.9，故方案二合理，具体计算过程如下（第一次试算略）： 初设C=120s，相位数j=3，相位损失时间Ls=3s，总损失时间为L=9s，总有效绿灯时间Ge=111s，平均每相位有效绿灯时间g e=111/3=37s，绿信比λ=g e/C=0.31.方案一和方案二总结见附表。
《过程控制系统设计》课程设计报告 姓名: 学号: XXXXXX 班级: XXXXXXXX 指导老师: 设计时间:2014年 1月 11日 ~1月 15日 第一部分双容水箱液位串级 PID 控制实物实验时间:同组人: 一、实验目的 1、进一步熟悉 PID 调节规律 2、学习串级 PID 控制系统的组成和原理 3、学习串级 PID 控制系统投运和参数整定 二、实验原理(画出“ 系统方框图” 和“ 设备连接图” 1、实验设备:四水箱实验系统 DDC 实验软件、四水箱实验系统 DDC 实验软件 2、原理说明: 控制系统的组成及原理 一个控制器的输出用来改变另一个控制器的设定值,这样连接起来的两个控制器称为“串级” 控制器。两个控制器都有各自的测量输入, 但只有主控制器具有自己独立的设定值, 只有副控制器的输出信号送给被控对象, 这样组成的系统称为串级控制系统。本仿真系统的双容水箱串级控制系统如下图 1所示:
图 1 双容水箱串级控制系统框图 串级控制器术语说明 主变量:y1称主变量。使它保持平稳使控制的主要目的 副变量:y2称副变量。它是被控制过程中引出的中间变量 主对象:下水箱;副对象:上水箱 主控制器:PID 控制器 1,它接受的是主变量的偏差 e1,其输出是去改变副控制器的设定值副控制器:PID 控制器 2,它接受的是副变量的偏差 e2,其输出去控制阀门 主回路:若将副回路看成一个以主控制器输出 r2为输入,以副变量 y2为输出的等效环节, 则串级系统转化为一个单回路,即主回路。 副回路:处于串级控制系统内部的,由 PID 控制器 2和上水箱组成的回路 串级控制系统从总体上看, 仍然是一个定值控制系统, 因此, 主变量在干扰作用下的过渡过程和单回路定值控制系统的过渡过程具有相同的品质指标。但是串级控制系统和单回路系统相比, 在结构上从对象中引入一个中间变量(副变量构成了一个回路,因此具有一系列的特点。串级控制系统的主要优点有:
轨道工程课程设计任务书 一、出发资料 1．机车车辆条件：韶山Ⅲ（SS3）型电力机车；机车轴列式30-30，轴距布置为230+200+780+200+230 （cm），轮重。 2．线路条件： （1）线路设计速度80km/h，最小曲线半径500m（实设超高为100mm），规划采用有砟轨道结构。 （2）线路铺设成无缝线路，铺设地区为福州，铺设线路长度为10km。 （3）道床顶面的容许应力为，路基顶面的容许应力为。 二、设计任务 （1）进行有砟轨道结构设计，包括钢轨和扣件的选型，轨枕的类型及布置根数，道床的等级及尺寸，并检算强度是否满足使用要求。 （2）进行无缝线路设计，包括设计锁定轨温确定、缓冲区设计、预留轨缝确定、轨条布置。 三、提交的成果 （一）、设计计算说明书 （1）轨道结构选型。 （2）轨道结构强度检算。 （3）无缝线路设计计算。 （二）、设计图图纸 （1）轨道结构组装图及选型说明。（1张A3）
（2）轨道结构受力图（3张A4：钢轨弯矩和挠度1张，轨枕三个支承状态的弯矩分布，道床顶面、路基顶面、路基第二区域、路基第三区域应力）。 （3）无缝线路设计图（1张A4或A3，基本温度力图、轨条布置图及相关说明）。 设计指导书
一、课程设计的基本步骤： 课程设计的步骤如图1所示： 图1 课程设计步骤 二、设计方法 （一）、轨道结构选型设计 根据机车车辆和线路条件，确定钢轨、轨枕、扣件的类型及刚度、道床的等级及主要尺寸（厚度、顶宽和边坡坡度）。钢轨、轨枕及扣件的可选用类型从教材中选择，道床的等级及主要尺寸也参考教材的内容确定。 以下两点说明： 1、道床厚度的选择 道床厚度设计根据《铁路轨道设计规范》（TB10082-2005）和《地铁设计规范》（GB50157-2003）进行，为方便可根据运营条件从教材表1-1中选择。我们的轨道类型可参考中型轨道结构。 2、钢轨支座刚度D 钢轨支座刚度D的意义是使钢轨支点顶面产生单位下沉时所必须施加于支点顶面上的力，单位一般采用kN/mm表示。 D值的计算：1/D=1/D1+1/D2 教材（7-3） 式中D1为扣件刚度，其值由设计确定；D2为道床支承刚度，计算
机电一体化课程设计 2012级 小车自动往返装卸料控制 学生姓名 学号 系别 专业班级 指导教师 完成日期
目录 目录....................................................................................................................................................................... I 1. 引言 (1) 2. 设计任务 (1) 2.1 设计内容 (1) 2.2 控制要求 (1) 1）手动控制方式 (1) 2）单步运行方式 (2) 3）单周期运行控制要求 (2) 4）自动循环控制方式要求 (2) 3.总体方案的确定 (2) 3.1 小车自动往返装卸料控制系统的构成 (2) 3.2 工作过程 (2) 3.3 方案设计 (3) 1）小车自动控制主电路图 (3) 2）PLC装卸料小车接线示意图 (3) 3）总体设计方案 (4) 4.控制系统软件设计 (4) 4.1小车自动往返装卸料控制流程图 (4) 4.2 I/O分配表 (5) 4.3 PLC程序设计 (5) 1）主程序中调用运行方式子程序 (5) 2）手动子程序运行 (6) 3）单步子程序运行 (7) 4）单周期子程序运行 (8) 4）自动子程序运行 (9) 4.4组态软件的界面设置 (10) 4.5 组态与PLC通信 (12) 4.6 程序调试与运行 (14) 1）手动方式 (14) 2）单步方式 (14) 3）单周期方式 (15) 4）自动方式 (15) 5.程序调试心得与建议 (15) 参考文献 (15)
课程设计报告 课程名称：过程控制工程 设计题目：阶跃曲线确定无滞后 一阶对象传递函数 专业：自动化 班级：一班学号： 20100220118 学生姓名：苏星 时间： 2013 年6月1日～6月16日 ―――――――以下指导教师填写―――――分项成绩：出勤成品答辩及考核 总成绩：总分成绩 指导教师：
前言 过程控制通常是指石油、化工、电力、冶金、轻工、纺织、建材、 原子能等工业部门生产过程的自动化,是连续生产过程的自动控制， 其被控量需定量地控制，而且应是连续可调的。若控制动作在时间上 是离散的，但是其被控量需定量控制，也是过程控制。 过程控制系统的品质是由组成系统的各个环节的结构及其特性所 决定的。过程的数学模型是设计过程控制系统，确定控制方案，分析 质量指标，整定调节器参数等等的重要依据。前馈控制，最优控制， 多变量解耦控制等更需要有精确的过程数学模型，所以过程数学模型 是过程控制系统设计分析和应用的重要资料。研究过程建模对于实现 生产过程自动化具有十分重要的意义。 被控过程的数学建模，是指过程在各输入量作用下，其相应输出量 变化函数关系的数学表达式。过程的数学建模有两种：一是非参数模型，例如阶跃响应曲线、脉冲响应曲线和频率特性曲线，是用曲线表 示的。二是参数模型，例如微分方程、传递函数、脉冲响应函数、状 态方程和差分方程等，是用数学方程式或函数表示。本次课程设计采 用的是第一种。 目录 一 .设计原理及思路 2 二. 实验数据（组1和组2） 3 三. maltab数据分析及校验（组1和组2）及matlab仿真4 4 四. 参考资料及心得体会 12
一、设计原理及思路 无滞后一阶对象（单容）传递函数 1.计算法 000 )0()(,x y y k T k ?-∞= ？如何确定 000 T x k dt dy t = =)(0000 00 ∞===y x k t T x k T t ; )(632.0)1)(()(010T y e y T y →∞=-∞=-