热工过程自动控制原理教学设计
1. 前言
随着社会的不断发展，科技的不断进步，自动化技术在各行各业的应用越来越
广泛。在热工领域中，也不例外。为了适应这种社会发展和技术进步，本文探讨了热工过程自动控制原理教学设计。本文将从以下几个方面进行探讨：
•热工过程自动控制的概念及原理
•热工过程自动控制的应用场景
•热工过程自动控制原理的教学设计
2. 热工过程自动控制的概念及原理
2.1 热工过程自动控制的概念
热工过程自动控制是指通过控制系统来实现对热工过程参数的实时监控与调节，从而实现热工过程的自动化控制。要完成这项工作，需要采用传感器、执行器等关键的控制部件。
2.2 热工过程自动控制的原理
热工过程自动控制的原理基于控制系统基本原理，即控制器接收传感器测量得
到的物理量信息，然后根据预设控制策略调整执行器的运动，最终实现对热工过程参数的控制。
3. 热工过程自动控制的应用场景
热工过程自动控制的应用场景非常广泛，包括以下方面：
•热力发电
•工业锅炉
•燃煤热电联产
•烟气脱硫
4. 热工过程自动控制原理的教学设计
4.1 教学目标
通过热工过程自动控制原理的教学，使学生了解热工过程自动控制的基本概念和实现原理，掌握其在实际生产中的应用场景，并能够运用所学知识分析和解决控制系统遇到的问题。
4.2 教学内容
•热工过程自动控制的概念及原理；
•热工过程自动控制的应用场景；
•热工过程自动控制系统的组成及其作用。
4.3 教学方法
•理论课讲解：在理论课讲解中，可以通过讲授基本原理来使学生了解控制系统的结构和运作方式。
•实验课实践：在实验课实践中，可以运用实际案例模拟控制系统的实际运作，使学生深入了解控制系统的组成和运作方式。
•学生讨论：学生可以通过课程的讨论、小组讨论等形式，一起探讨控制系统遇到的问题，分析问题原因，并寻找合适的解决方案。
4.4 教学评估
为了评估学生的学习成果，可以采用以下方式进行：
•课堂测试：在课程的中间或末尾，根据学生所学的内容，设置相应的笔试或实际操作测试，来检验学生的掌握情况；
•课程设计：在课程设计中，要求学生采用所学知识，设计一个热工过程自动控制系统，并在作品中注明设计理念，组成原理，实际应用场景等；
•学术研究：学生可以通过学术研究的方式，探讨相关的热工过程自动控制方面的课题，撰写论文或作品，以提高其写作及分析研究的能力。
5. 结论
通过本文的介绍，可以看到，热工过程自动控制的应用范围相当广泛，其实现
原理也是非常基本的。对于学生来说，只有了解其基本原理及实际应用才能更好地运用其在实际生产中。教师在教学设计时，在讲解原理的同时，应该加强实践操作，让学生能够真正地学以致用，提高实际应用的能力。
1.被控量：系统中被控参数 2.被控对象：被控制得装置 3.扰动：影响被控参数的因素 4.给定值：根据生产要求被调量规定值 5.调节机构：在调节作用下用来改编进入被控对象物质货能量的装置 6.系统方框图可以由环节机构构成，一个复杂的控制系统由串并联和反馈连接构成 7.自控系统分类：所要控制变量类型，新号传递路径，系统功用 8.衡量一个控制系统的质量评定通过：稳定性、准确性、快速性 9.稳定性一般用衰减率品质指标反映 Ψ=1非周期；Ψ=0等幅振荡；0<Ψ<1衰减振荡；Ψ<0渐扩振荡调节过程；最佳0.75~0.9 10.动态偏差：T→∞时偏差大小；静态偏差：系统在过渡过程e（t）的最大值 11.快速性评定：系统调节时间，受扰动后从一个稳定状态过渡到另一个稳定状态所需时间 12.描写有无自平衡能力对象动态特性参数：有3个，无2个 13.热工过程对象特点:是一个不振荡环节常用飞升曲线法一般多输入对象一定延迟和惯性 14.控制系统设计任务：分析对象特点选择合适调节器整定合适相关参数 15.飞升曲线：常用输入信号是阶跃信号，在阶跃输入下得到对象的阶跃响应曲线；分有自平衡和无两种 16.飞升曲线特征参数：有自平衡，延迟时间τ、自平衡系数ρ、时间常数Tc、飞升速度ε；无自平衡，飞升速度ε、响应时间Ta、延迟时间τ 17.飞升曲线转换成传递函数常用方法：切线法和两点法 18.三种基本调节规律：比例、积分、微分 比例：使调节器中调节量M与偏差e成比例保证过程稳定性 积分：变化速度与偏差，保证无差运动 微分：调节量与偏差e的变化速度成比例，无动态偏差 19.四种热工过程自动控制中采用的工业调节器： P：只能保证过程稳定性，不能保证无差运动和无动态偏差 PI：能保证稳定性和无差运动，不能无动态偏差 PD：能稳定性和无动态偏差，不能无差运动 PID：都能保证 20.积微分对调节系统稳定性、静动态偏差影响：积分作用越大系统越不稳定，适当微分作用可提高稳定性 21.单回路调节系统整定方法：计算、图表、实验；实验整定法：临界比例带、衰减曲线 22.工业调节器从实现方式上分：模拟、数字 模拟：通过电容、电阻、放大器组成电路来调节，采用惯性环节反馈，可实现PD调节，采用实际微分环节反馈可实现PI调节 数字：通过计算机编程实现；能实现复杂控制规律的控制、有很快计算时间，以及分时控制能力，可实现多回路控制、具有很强灵活性、还克实现监控数据采集数字显示等、系统维护简单可靠性高 23.采用惯性环节反馈可实现PD调节，实际微分PI
目录 绪论 第一篇简单控制系统--------------------------------------------------------------1 第一章控制系统概述------------------------------------------------------------------1 第一节概述---------------------------------------------------------------------------1 第二节自动控制系统分类---------------------------------------------------------- 第三节控制系统的性能指标------------------------------------------------------- 第二章控制对象的动态特性---------------------------------------------------------- 第一节概述---------------------------------------------------------------------------- 第二节单容控制对象的动态特性------------------------------------------------- 第三节多容控制对象的动态特性------------------------------------------------- 第四节对象动态特性的求取------------------------------------------------------- 第三章控制仪表及调节器的控制规律--------------------------------------------- 第一节概述---------------------------------------------------------------------------- 第二节控制仪表---------------------------------------------------------------------- 第三节调节器的控制规律---------------------------------------------------------- 第四章单回路控制系统--------------------------------------------------------------- 第一节概述----------------------------------------------------------------------------- 第二节对象特性对控制质量的影响----------------------------------------------- 第三节单回路控制系统的分析----------------------------------------------------- 第四节单回路控制系统的整定----------------------------------------------------- 第五节单回路控制系统实例-------------------------------------------------------- 第二篇复杂控制系统------------------------------------------------------------- 第五章串级控制系统-------------------------------------------- 第一节串级控制系统的基本原理和结构---------------------------- 第二节串级控制系统的分析-------------------------------------- 第三节串级控制系统主、副回路的设计和主、副调节器的选型-------- 第四节串级控制系统的整定-------------------------------------- 第六章前馈控制系统---------------------------------------------- 第一节前馈控制系统-------------------------------------------- 第二节前馈-反馈控制系统--------------------------------------- 第七章比值控制系统---------------------------------------------- 第一节比值控制系统的分析--------------------------------------
热工控制系统课程设计 气温控制 系别动力工程系 专业班级热能13K4 学生姓名王巧珍 指导教师孙群丽 二○一六年十二月
目录 1前言 (1) 2 多容对象动态特性的求取 (2) 2.1导前区................................................. 错误！未定义书签。 2.2惰性区 (4) 3单回路系统参数整定 (5) 3.1广域频率法确定调节数. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 3.2临界比例带法确定调节器参数. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6 3.3比例、积分、微分调节器的作用 (8) 4 串级回路系统参数整定 (12) 4.1主蒸汽温度串级控制系统参数整定 (12) 5 北京国电智深气温控制系统SAMA图分析 (16) 5.1过热器一级减温系统. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 5.2过热器二级减温系统. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 总结 (18) 参考文献 (19)
300MW机组给水全程控制系统设计 摘要 目前，大型火电单元机组都采用机、炉联合启动的方式，锅炉、汽轮机按照启动曲线要求进行滑参数启动。随着机组容量的增大和参数的提高，机组在启停过程中需要监视和控制的项目也就越来越多，因此人工操作、监视的方式已远远不能满足运行的要求，而必须在启停过程中实现自动控制。这就需要有全程控制系统。 汽包锅炉水位是锅炉运行中一个重要的监控参数。它间接的表示了锅炉蒸汽负荷和给水量之间的平衡关系。维持汽包水位正常是保正汽轮机和锅炉安全运行的重要条件。锅炉汽包水位过高，会影响汽包内汽水分离装置的正常工作，造成出口蒸汽水分过多而使过热器管壁结垢，容易烧坏过热器。汽包出口蒸汽水分过多，也会使过热气温产生急剧变化，直接影响机主运行的安全性和经济性。汽包水位过低，则可能破坏锅炉水循环，造成水冷壁管烧坏而破裂。本论文结合元宝山发电厂的实际情况对其给水系统进行了全程控制设计，论文比较详细的论述了控制系统的工作原理及特点，控制对象的动态特性，控制系统的构成以及具体的控制方案与策略。 关键词：给水全程控制系统、汽包水位控制、串级三冲量控制
热工过程控制系统课程设计 Abstract Current, large fire electricity unit machine a way for all adopting machine, boiler uniting starting, boiler, vapor a machine according to start the curve request proceed the slippery parameter starts. Along with the aggrandizement of the machine a capacity with the exaltation of the parameter, machine an item for in start and stop process needing keeping watch on with control too more and more, the for this reason artificial operates, the monitoring way can't satisfy the request of the movement already and far and far, but must realizes in start and stop process the auto control. This need the whole distance control system. The vapor a boiler water level is a boiler to circulate inside to supervise and control the parameter importantly. It meant indirectly that the boiler steam carries with the equilibrium relation of the amount of water applied. Maintaining the vapor a water level normal is an important term to protect the positive vapor a machine to circulate with the boiler safety. Boiler vapor a water level over high, will affect the normal work that vapor an inside soda separate equip, making exit steam humidity excessive but made the hot machine take care of the wall knot dirty mark, burn easily bad over hot machine. A safety for exporting steam humidity excessively, and also would making hot air temperature producing nasty upheaval turning, directly affecting machine lord circulating with economic. Vapor a water level over low, then may break the boiler water circulates, resulting in the cold wall in water tube burns bad but break. The actual circumstance of the combinative coin in this thesis mountain power plant as to it's water supply system proceeded whole distance control design, detailed treatise in thesis control work principle and characteristicses of the systems, control the dynamic characteristic of the object, control the composing of the system and in a specific way of control project and strategy. Key words:feed water whole distance control system, drum water level control, serial class three element control
1、有一压力测点,如被测量最大压力为10MPa,则所选压力表的量程应为【16MPa】 2、标准化节流装置是【文丘利管】 3、火电厂中,燃油流量的测量普遍地使用【靶式流量计】 4、在计算机控制系统中主机与外设备是【硬件部分】 5、用孔板测量流量,孔板应装在调节阀【前】。 6、在DDZⅢ型仪表中,现场与控制室之间用【4~20mA】的信号。 7、用补偿导线把热电偶电势引入测温仪表,补偿导线的长度对测量影响是:【补偿导线越长,测量误差越大】 8、发电机组的调速系统根据系统中频率的微小变化而进行的调节作用称为【一次调节】 9、汽轮机润滑油低油压保护应在【盘车前】投入。 10、采用按控制功能划分的设计原则时,分散控制系统可分为DAS、MCS、SCS、FSSS等子系统,其中MCS的中文含义是【模拟量控制系统】 11、汽包水位计的配置应采用【2】种以上工作原理共存的配置方式,以保证在任何运行工况下锅炉汽包水位的正确监视。 12、DEH系统不必由自动切至手动的情况是【由单阀切换为多阀运行时】 13、协调控制涓压运行方式是以【锅炉跟踪协调】为基础的协调控制系统。 14、采用容积测量法的是【罗茨流量计】
15、氧化锆氧量计要得到准佳确的测量结果,其工作温度必须在【850°左右】 16、在计算机控制系统中,计算机的输入和输出信号是【数字信号】 17、低噪音调节阀常用的是【套筒阀】 18、我们常提到的PLC是【可编程序控制器】。 19、通过移动特性曲线使频率恢复到额定值,这种调节作用称为【二次调节】。 20、热工信号和保护装置能否正常运行,将直接影响到设备、人身的安全。因此,应该在【主设备启动前】投入。 21、火力发电厂中,测量主蒸汽流量的节流装置多选用【B标准佳喷】。 22、在协调控制系统的运行方式中最为完善、功能最强的方式是【协调控制方式】 23、设备送电后CRT上显示的颜色状态为【绿色】。 24、发电机组的联合控制方式的机跟炉运行方式、炉跟机运行方式、手动调节方式由运行人员【根据机、炉设备故障情况】来选择。 25、超声波流量计是属于【速度式流量计】 26、主蒸汽管的管壁温度监测点设在【汽轮机的自动主汽门前】。 27、锅炉汽包水位高、低保护应采用独立测量的【三取二】的逻辑判断方式。 28、锅炉汽包水位高、低保护当有一点因某种原因须退出运行时,应自动转为【二取一】的逻辑判断方式
热工控制系统课程设计 --------某300MW 火电机组过热汽温控制系统设计 系别动力工程系 专业班级热能与动力工程 学号 学生姓名 指导教师 二○一○年十二月
目录 1 多容对象动态特性的求取 (5) 1.1 课题背景…………………………………………………………………… 1.2 有自平衡能力 1.2.1 无迟延一阶对象的对象 1.2.2 有迟延一阶对象 1.3 利用Matlab，确定对象传递函数 1.3.1 导前区 1.3.2 惰性区 2 单回路系统参数整定 2.1 广义频率特性法参数整定 2.2 Matlab中仿真过程参数整定 2.2.1 临界比例带法确定调节器参数 2.2.2 改变调节器参数 2.2.2.1改变比例增益 2.2.2.2改变积分系数 2.2.2.3改变微分系数 2.2.2.4．同时改变所有参数 3 串级控制系统参数整定 3.1 主蒸汽温度串级控制系统参数整定 3.2 Matlab中仿真过程参数整定 3.2.1 100%负荷下参数整定 3.2.1.1副调节器参数的整定 3.2.1.2 主调节器参数的整定 3.2.1.3 加入减温水扰动 3.2.2 75%负荷下对系统控制品质的影响
1 多容对象动态特性的求取 1.1 课题背景 控制对象是指各种具体热工设备，例如热工过程中的各种热交换器，加热炉、锅炉、贮液罐及流体输送设备等。尽管它们的结构和生产过程的物理性质很不相同，从控制的观点来看它们在本质上有许多相似之处。控制对象是自动控制系统中的一个重要组成部分。它的输出信号通常是生产过程中要求控制的被调量；它的输入信号是引起被调量变化的各种因素 (扰动作用和控制作用)。对象的动态特性取决于它的内部过程的物理性质，设备的结构参数和运行条件等，原则上可以用分析方法写出它的动态方程式。但是由于一般热工对象内部过程的物理性质比较复杂，加之运行过程中的一些实际条件很难全面予以考虑，因此用分析方法并不容易得到动态特性的精确数学表达式。比较常用的方法是在运行条件下通过实验来获得对象的动态特性，根据测定到的对象阶跃响应曲线，把它拟合成近似的传递函数。 1.2 有自平衡能力的对象 1.2.1 无迟延一阶对象 无迟延一阶对象的阶跃响应曲线如下图所示，若选定的传递函数形式为:1 )(+=Ts K s W 其中，T —时间常数，K —放大系数 特征参数T 和K 可通过在响应曲线上作图的方法求出，其步骤是： 1）作稳态值的渐近线y(∞)，则0 ) 0()(μ?-∞= y y K 2）作响应曲线起始点c 的切线交y(∞)线切于m 点，则cm 在时间轴上的投影为时间常数T 。 作响应曲线的切线有时不准，可以在响应曲线上找出y(t 1)＝0.632y(∞)的时间t 1，则时间常数T ＝t 1-t 0
热工过程自动控制原理教学大纲 （总学分：4 总上课时数：64 实验时数：10） 东南大学能源与环境学院能源信息及自动化系 一、课程的性质与目的 本课程是动力工程系一门必修的主要的学科基础课。课程针对热工过程的特点，介绍自动控制的基本原理，并结合上机仿真实验，加深对理论的理解。目的是使学生掌握自动控制的基本原理和的基本分析方法，为进一步学习热工自动控制系统（或制冷自动控制系统）、计算机控制技术与系统等课程，以及将来从事自动化方面的工作打下扎实的理论基础。 二、课程内容的教学要求 1.绪论 （1）自动控制的基本概念：理解自动控制的含义和主要内容。 （2）反馈控制原理：掌握反馈控制的原理，特点，主要术语，人工调节到自动调节。 （3）方框图：了解方框图的概念、主要符号，会画出简单系统的方框图。 （4）控制系统分类：掌握按信号的馈送方式分类和按给定值分类两种分类方法，了解其它分类方法。 2.线性系统数学描述 （1）微分方程描述：了解推导一个简单物理系统的微分方程描述的方法，理解线性、非线性微分方程及高阶微分方程的概念。 （2）拉普拉斯变换：掌握拉普拉斯变换及其运算规则，熟练掌握部分分式展开求拉普拉斯变换的方法。 （3）传递函数描述：深刻理解传递函数的定义，熟练进行传递函数与微分方程的互换。 （4）脉冲响应与阶跃响应：熟练掌握求解典型系统脉冲响应与阶跃响应的方法。 （5）基本环节与基本联接方式：掌握基本环节与基本联接方式，理解常见的几种环节。 （6）方框图变换与简单物理系统传递函数推导：熟练掌握方框图变换方法和梅森公式，会推导简单物理系统传递函数。 3.热工对象与自动调节器动态特性 （1）对象特性：掌握有自平衡和无自平衡两类对象的特点、阶跃响应曲线及特征参数，典型的传递函数形式。 （2）由阶跃响应曲线求近似传递函数：了解由阶跃响应曲线求近似传递函数的几种方法。 （3）工业调节器及基本调节作用：掌握工业调节器及基本的调节作用，深刻理解其特点与使用场合。 4.时域分析 （1）二阶系统分析：掌握二阶系统分析方法和常用的性能指标。 （2）高阶系统分析：了解高阶系统的瞬态分析。 （3）劳斯稳定判据：熟练掌握劳斯判据。
目录 前言 (2) 1.1课题研究背景意义 (2) 第一章汽温控制系统原理 (3) 2.1 汽温控制系统的扰动影响 (3) 2.1.1 减温水流量扰动下汽温的动态特性 (3) 2.1.2 蒸汽负荷扰动下汽温的动态特性 (4) 2.1.3 烟气侧扰动时的汽温动态特性 (6) 2.1.4 过热汽温控制系统方案 (7) 2.2 串级汽温控制系统的工作原理 (7) 2.2.1 串级汽温控制系统的组成 (7) 2.2.2 原理结构图上信号规定 (8) 2.2.3 串级汽温控制系统工作原理 (9) 第二章串级汽温控制系统设计 (9) 3.1 控制对象实验建模 (9) 3.1.1 自动控制系统描述 (9) 3.1.2 单位阶跃响应曲线 (10) 3.1.3 控制对象传递函数求取 (15) 3.1.3.2 惯性区传递的传递函数 (15) 3.1.3.3传递函数求取方法 (17) 3.1.3.4传递函数求取 (19) 3.2 控制器设计原则及选取 (21) 3.2.1 主、副回路的设计原则 (21) 3.2.2 主、副调节器的选型 (21) 3.3 串级气温控制系统的整定 (22) 3.3.1内、外回路的工作频率差别较大时参数整定 (23) 3.3.2内、外回路的工作频率差别不大时参数整定 (23) 3.4 主、副控制器参数整定 (26) 3.4.1副控制器的参数整定 (27) 3.4.2主控制器的参数整定 (28) 结束语 (30) 参考文献 (31)
前言 1.1课题研究背景意义 汽温控制系统是锅炉的重要控制系统之一。汽温控制的质量直接影响到机组的安全与经济运行。它包括主汽温度控制和再热蒸汽温度控制。过热蒸汽温度控制的任务是维持过热器出口蒸汽温度在允许的范围之内，并保护过热器，使管壁温度不超过允许的工作温度。过热蒸汽温度是锅炉汽水系统中的温度最高点，蒸汽温度过高会使过热器管壁金属强度下降，以至烧坏过热器的高温段，严重影响安全。一般规定过热器蒸汽温度上限不能高于其额定值+5℃。如果过热器蒸汽温度偏低，则会降低电厂的工作效率，据估计，汽温每降低5℃，热经济性将下降约1%，且汽温偏低会使汽轮机尾部蒸汽湿度上升，甚至使之带水，严重影响汽轮机的安全运行。因此，过热蒸汽的汽温控制是十分重要的。 由于正常生产中对蒸汽的参数有很高的要求，简单的控制系统已无法满足控制过程的快速性以及准确性。因此，汽温德控制系统一般采用串级控制。串级控制系统和简单的系统有一个显著的区别，即其在结构上有两个闭环，其中内回路又叫副回路，在控制过程中起着粗调的作用；外回路用来完成细调的任务，以保证被调量满足生产要求。 控制系统的确立中还有一个比较重要的步骤，系数的整定。串级控制系统由内外回路构成，整定主副控制器的参数时，要区分两种情况：一是当内回路的控制过程比外回路的快得多时，内外回路可分别整定；二是内外回路的控制过程相差不大时，内外回路影响较大，需采用补偿对象法将串级系统等效为单回路系统进行整定。
电厂热工过程控制系统课程设计 一、引言 热电厂是电力工业中重要的组成部分，其中热工过程控制是实现高效供能与安全运行的重要手段。为提高学生的实践能力，本次课程设计旨在让学生通过编写热电厂热工过程控制系统来了解控制原理，加深对自动化控制系统的理解和掌握。 二、课程设计内容 1. 热电厂概述 介绍热电厂的基本构造、工艺流程和自动控制概述，让学生了解热电厂的基本工作原理。 2. 热工过程参数 通过对热电厂的热工过程参数的分析，包括进出口温度、压力、流量等，了解控制系统在热电厂内的应用。 3. 自动化控制系统 介绍自动化控制系统的基本原理和组成，并讲解控制系统在热电厂中的实际应用。学生需要掌握自动化控制系统的思想和操作流程。 4. 控制系统设计方案 根据热电厂的热工过程特点和自动化控制系统的基本原理，设计控制系统的方案，并编写控制程序。 5. 参数调试和改进 根据测试结果进行参数调试，了解控制系统的更多细节，随着实践的进行，对于方案的实现进行改进和完善。
三、课程设计目标 通过本课程设计，学生将能够： 1.了解热电厂的基本工作原理和热工过程参数； 2.掌握自动化控制系统的基本原理和思想； 3.设计热电厂热工过程控制系统，实现生产线的自动化； 4.熟悉控制系统的参数调试和持续改进流程。 四、课程设计实施方案 本课程设计的实施方案如下： 1. 设计任务分析 在课程开始前，让学生阅读相关资料，熟悉设计任务的基本要求，明确设计的具体目标和实施计划。 2. 设计方案讨论 通过小组讨论，让学生根据热电厂的工艺流程和热工参数，制定相应的控制系统设计方案，并在讨论中改进和完善方案，确立方案实施的技术路线图。 3. 编写控制程序 在设计方案讨论完成后，让学生开始编写控制程序，通过设计和实现，加深对控制系统工作原理的理解，并在实践中熟悉控制系统的操作。 4. 控制系统参数调试 对编写的控制程序进行测试，并根据测试结果对参数进行调整和改进，完成控制系统的优化和完善。
热工自动控制系统第二版课程设计 课程设计任务概述 本次热工自动控制系统第二版课程设计的任务是设计一个具有远程监控和控制功能的热水锅炉控制系统。 设计要求 1.具有自动控制、远程监控、数据采集等功能。 2.可以通过网络远程控制锅炉的启停和温度的调节等操作。 3.数据采集和传输至远程监控中心，实现实时监测锅炉的工 作状态、输出功率和温度等参数。 4.可以进行环境参数的监控，如气温、湿度等，并在监测到 危险情况时发出警报。 设计方案 1.硬件：选用ATmega328p单片机、ESP8266无线通信模块等 硬件构成系统。 2.软件：利用C语言编程，使用Arduino IDE进行编程，设 计相应的气象传感器等模块进行数据采集和传输。
设计要求详解 自动控制功能 本次设计要求实现自动控制功能，即根据实时监测到的锅炉输出功 率和温度等参数，自动控制锅炉的运行状态，保证锅炉的运行稳定性 和工作效率。 在控制系统的设计中，可以设置锅炉的启停温度、最高温度阈值等 控制参数，当温度超过设定的阈值时，自动停止锅炉的加热过程。 远程监控和控制功能 为了方便对锅炉的监测和控制，本设计要求实现远程监控和控制功能。采用ESP8266无线通信模块，将监测到的数据传输到远程监控中心，同时接收远程监控中心发送的控制命令，从而实现远程调节锅炉 的工作状态和参数。 数据采集和传输功能 本次设计需要实现对锅炉的实时数据采集和传输，采用气象传感器 等模块，对环境温度、湿度等参数进行采集，并将采集到的数据传输 到远程监控中心，进行数据分析和处理，最终实现远程监控和控制的 目的。 环境参数监测和警报功能 为了保证锅炉的工作安全性，本设计要求实现环境参数的监测，如 气温、湿度等参数的监测，当监测到温度或湿度等参数超出设定范围，发出警报信号通知操作人员及时采取措施，以免发生危险情况。
热工过程自动控制 1. 什么是热工过程自动控制 热工过程自动控制是指利用自动控制系统来监测和调整热工过程中的参数，以达到预定的目标。这些参数可能包括温度、压力、流量等。通过自动控制，可以提高热工过程的效率、稳定性和安全性。 2. 热工过程自动控制的原理是什么 热工过程自动控制的原理基于控制系统的闭环反馈原理。首先，通过传感器获取热工过程中的参数信息，如温度传感器可以测量温度值。然后，将这些参数信息与预定的目标值进行比较，得到误差。接下来，根据误差，控制器会采取相应的控制策略，如调整阀门开度或启动/停止加热器等，来实现热工过程的控制。最后，通过执行器将控制信号转换为实际的操作，如控制阀门的开闭或调节加热器的功率。 3. 热工过程自动控制的优势是什么 热工过程自动控制具有以下优势： - 提高效率：通过自动控制热工过程中的参数，可以优化操作条件，提高能源利用效率。例如，根据实时需求调整加热器功率，避免能源的浪费。 - 提高稳定性：自动控制系统能够实时监测和调整热工过程中的参数，使其保持在预定的范围内。这有助于防止过程变量的偏离和不稳定，提高过程的稳定性。- 提高安全性：自动控制系统可以及时响应异常情况，并采取相应的措施来保护
设备和人员的安全。例如，在温度超过设定范围时，自动控制系统可以自动关闭加热器或启动冷却装置。 - 提高生产质量：通过自动控制热工过程，可以减少人为操作的误差，提高产品的一致性和质量。 4. 热工过程自动控制中常用的控制策略有哪些 在热工过程自动控制中，常用的控制策略包括： - 比例控制：根据误差的大小，按比例调整控制信号。这种控制策略适用于线性响应的系统，但可能会导致超调和稳定性问题。 - 积分控制：根据误差的累积值，进行控制信号的调整。积分控制可以消除稳态误差，但可能导致系统的迟滞和震荡。 - 微分控制：根据误差的变化率，调整控制信号。微分控制可以提高系统的响应速度，但对测量噪声敏感，可能引入噪声放大问题。 - 模糊控制：通过模糊逻辑来处理模糊和不确定性，以实现更灵活的控制。模糊控制适用于非线性和模糊的热工过程，但需要更复杂的算法和调试。 5. 热工过程自动控制的应用领域有哪些 热工过程自动控制广泛应用于许多领域，包括电力、化工、冶金、石油等。具体的应用领域包括： - 锅炉控制：通过自动控制锅炉的供水、燃料和排污等参数，实现锅炉的稳定运行和高效能源利用。 - 储罐控制：通过自动控制储罐的加热、冷却和搅拌等参数，保持储罐内物料的
热工过程自动调节教学设计 一、设计背景 热工过程自动调节是热能工程学中的重要内容，本教学设计旨在通过教学实验的方式，使学生深度理解热工过程自动调节的原理和应用。 二、教学目标 1.理解热工自动调节系统的基本原理； 2.掌握调节系统的常用调节方式； 3.学会使用PID调节器进行调节； 4.能够做好热工自动调节实验。 三、教学内容 1. 热工自动调节系统的基本原理 热工自动调节系统由调节器、执行器、被调节对象和测量元件组成。被调节对象是要进行调节的对象，例如温度、压力等。测量元件是用来对被调节对象进行测量的元件。调节器通过将被调节对象的测量值与设定值进行比较，控制执行器，使被调节对象达到设定值，从而实现自动调节。 2. 常用调节方式 常用的调节方式有比例调节、积分调节和微分调节。比例调节是将被调节对象与设定值的差值乘以一个比例常数，得到控制量，从而控制执行器。积分调节是将被调节对象与设定值的积分乘以一个常数，得到控制量，从而控制执行器。微分调节是将被调节对象与设定值的微分乘以一个常数，得到控制量，从而控制执行器。
3. PID调节器的使用 PID调节器是一种常用的自动调节器，它可以通过调整比例参数、积分参数和 微分参数，来实现对被调节对象的控制。PID调节器在自动控制系统中应用广泛。 4. 热工自动调节实验 热工自动调节实验是通过具体实验，让学生进行实际操作，从而更深入地了解 热工自动调节的原理和应用。本次实验将根据课程设计要求，选取合适的实验项目，从而让学生更好地掌握热工自动调节理论知识。 四、教学方法 1.讲授法：通过课堂讲解，让学生全面了解热工自动调节的内容。 2.实验法：通过实验操作，让学生深入理解热工自动调节的原理和应用。 3.讨论法：通过讨论，激发学生的活跃性，促进学生的思考。 五、教学评估 通过考试、实验、报告等方式，对学生的知识掌握情况进行评估。同时，通过 学生的课堂表现和实验操作情况等，对学生的思维能力、动手能力和实际操作能力进行评估。 六、教学资源 1.热工自动调节实验仪器设备； 2.相关课程教材和参考书籍； 3.课件、视频等多媒体教学资料。
《热工过程自动控制》教学大纲 一、课程地位与课程目标 （一）课程地位 《热工过程自动控制》课程是热能专业的一门专业限选课，是能源动力类本科学生综合掌握电站系统控制原理的唯一核心课程。本课程是对《锅炉原理》、《自动控制原理》以及《热工仪表》等课程知识的综合，是知识集成的综合体现。 （二）课程目标 1.使学生了解和掌握当热工过程自动控制的基本原理，学会分析、设计、整定各种热工自动控制系统的方法。 2.使学生较为系统的了解和掌握电站系统中主要热工控制系统的系统划分、设计原理、调节方式、系统整定等知识内容。 3.使学生对电站系统运行具有较深的理论基础，增强分析问题的能力，为建立良好的职业素养提供必备条件。 二、课程目标达成的途径与方法 以课堂教学为主，并结合仿真实验、课外作业、课堂测验，课堂讨论等形式提高学生对知识重点和难点的掌握和理解。 三、课程目标与相关毕业要求的对应关系 四、课程主要内容与基本要求 第一章控制系统概述
掌握自动控制系统基本概念，理解自动调节系统的分类及其性能指标。 第二章控制对象的动态特性 了解数学模型的建立，掌握控制对象的动态特性； 理解单容、多容控制对象的特性，掌握动态对象特性的求取方式。 第三章控制仪表及调节器的控制规律 理解工业仪表的类型，掌握其基本调节规律； 了解工业调节器调节规律的实现方法，了解调节器的调节规律对调节品质的影响； 理解执行器的工作原理。掌握变送器和调节机构特性对调节品质的影响； 第四章单回路控制系统 掌握单回路控制系统的质量特性，掌握单回路系统的分析及其整定方法。 第五章串级控制系统 掌握串级控制系统的基本原理和结构，掌握串级系统的分析及其整定方法。 第六章前馈控制系统 理解和掌握前馈控制系统的分析方法，理解前馈－反馈控制系统的工作原理及其分析方法； 第七章比值控制系统 理解和掌握比值控制的分析和整定方法。 第八章汽包锅炉蒸汽温度自动控制系统 理解过热汽温调节的任务和调节对象系统，理解和掌握过热汽温自动控制系统的方案；理解和掌握再热汽温自动控制系统的方案；了解300MW单元机组过热蒸汽控制系统。 第九章汽包锅炉给水自动控制系统 理解和掌握给水调节的任务和控制对象特性，理解给水自动控制系统的方案。 理解给水自动控制系统；理解给水全程控制系统；了解300MW单元机组给水控制系统。 第十章燃烧过程自动控制系统 理解和掌握燃烧过程调节对象的动态特性； 理解燃烧过程自动调节系统的基本方案及其典型的燃烧过程自动控制系统。了解600MW单元机组燃烧控制系统。 第十一章单元机组协调控制系统 理解机炉负荷控制机炉负荷协调控制的典型方案，理解负荷指令管理。
（注意：保持清洁，设计结束后装订在设计说明书正文的第1页） 《热工过程自动控制》课程设计任务书 专业方向：热能与动力工程 班级： 学生姓名： 指导教师： 周数：1.5 一、设计题目 300MW单元机组汽包锅炉给水全程控制系统的组态设计 二、原始资料 1. 控制对象 该锅炉为亚临界、一次中间再热、平衡通风、固态排渣、自然循环汽包炉，其给水系统由三台给水泵前置泵、一台容量为50%额定负荷的电泵和两台容量各为50%的汽泵、三台表面式高加及省煤器、给水管道等组成。 2. 控制要求 （1）解决给水全程控制中的特殊问题，包括测量信号的自动校正、系统的无扰切换、给水泵安全运行的特殊要求； （2）实现从启动至15%额定负荷阶段的单冲量两段给水控制； （3）实现从15%至25%额定负荷阶段的单冲量一段给水控制； （4）实现从25%额定负荷以上阶段的三冲量一段给水控制； 三、设计任务 1、了解大型单元机组控制系统概貌和集散控制系统的组态原理； 2、了解西门子集散控制设备及其重要功能模块的作用； 3、掌握控制对象（包括工艺流程）及控制任务； 4、根据控制系统原理进行相应集散控制系统的组态设计； 给水全程控制系统包括三个部分：（1）大旁路给水调节阀控制系统（2）给
水泵转速控制系统的偏差回路和泵的安全保护回路（3）给水泵转速控制系统，可任选其中两部分做组态设计； 5、对所设计的部分进行组态分析。 四、建议时间安排 课程设计时间安排 五、成果要求 1、课程设计报告 （1）字数约5000左右，统一用A4纸手工书写，字迹工整。 （2）主要内容及装订顺序：封面、扉页、成绩考核表、课程设计任务书、目录、正文、参考文献、设计体会及附录。 （3）正文部分应该包括以下几项内容：大型单元机组控制系统概述、集散控制系统概述及其组态原理、西门子集散控制设备简介及重要功能模块的作用、系统的控制对象（包括工艺流程）及控制任务、所选定部分的组态设计和组态分析。（4）设计报告严禁抄袭，即使是同一小组也不允许雷同，否则按不及格论。 2、图纸要求：图纸要求手绘，以附录的形式放在报告最后。 六、成绩评定 设计成果主要由设计报告体现，成绩评定等级为优、良、中、及格、不及格五级制。设计成绩根据以下四个方面综合确定：（1）设计报告（40%）（2）设计期间表现（20%）（3）设计答辩（40%）。
自动控制原理-练习与测试篇教学设计 引言 自动控制原理是现代工程技术中的核心课程之一，对于工程技术人员来说，掌 握自动控制原理对于他们的职业发展至关重要。在学习自动控制原理的过程中，练习和测试是非常重要的环节。练习和测试不仅能帮助学生巩固所学的知识，还能够提高他们的应用能力和解决问题的能力。本文将介绍一些在自动控制原理课程中的练习和测试教学设计。 实验设计 在自动控制原理的学习过程中，实验是非常重要的组成部分，因此在练习和测 试中，我们也可以采用实验的方式，让学生更好的理解和掌握自动控制原理。下面将介绍两种不同的教学设计。 系统控制实验设计 这个实验设计旨在让学生掌握系统控制的基本原理和方法。首先，教师可以给 学生提供一个由传感器、控制器和执行器组成的系统，让他们对其进行测试和分析。在这个过程中，学生需要测量系统的输入和输出信号，并根据这些信号设计一个合理的控制器。最后，学生需要实现所设计的控制器，并测试其控制效果。 在这个实验设计中，学生需要掌握控制器的设计和实现方法，同时也需要熟悉 传感器和执行器的基本操作。这个实验设计可以让学生更深入地理解系统控制的原理和方法，并提高他们的实际应用能力。
控制系统仿真实验设计 这个实验设计旨在让学生通过仿真实验来掌握自动控制原理的基本概念和方法。教师可以使用MATLAB等仿真软件，设计一个控制系统，然后让学生通过仿真实验 来测试和分析控制系统的效果。 在这个实验设计中，学生需要熟悉MATLAB等仿真软件的基本操作，同时也需 要掌握自动控制原理的基本概念和方法。这个实验设计可以让学生更加直观地理解控制系统的工作过程，并提高他们的解决问题的能力。 测试设计 在学习自动控制原理的过程中，测试是非常重要的环节之一。下面将介绍两种 不同的测试教学设计。 理论知识测试设计 理论知识测试旨在让学生检测他们掌握的自动控制原理知识是否正确和深刻。 教师可以设计一份多项选择题测试或者主观题测试，让学生自行答题并给予分数。通过这个测试，学生可以检验自己的学习成果，并发现自己的不足之处，从而加强学习。 实际应用测试设计 实际应用测试旨在让学生检测他们掌握的自动控制原理知识是否能够应用到实 际工程中。教师可以设计一个实际工程案例，让学生根据所学的知识来解决实际问题。通过这个测试，学生不仅可以检验自己的学习成果，还可以锻炼他们的应用能力和解决问题的能力。 结论 练习和测试是自动控制原理学习中非常重要的环节。通过系统控制实验和控制 系统仿真实验，可以让学生更好地理解和掌握自动控制原理的基本原理和方法。通
目录 1 实验背景 (2) 2 实验介绍 (3) 3 微分方程和传递函数 (6)
1 实验背景 在现代科学技术的众多领域中，自动控制技术起着越来越重要的作用。自动控制原理是相对于人工控制概念而言的，自动控制是指在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置（称控制装置或控制器），使机器，设备或生产过程（统称被控对象）的某个工作状态或参数（即被控制量）自动地按照预定的规律运行。 在自动控制原理【1】中提出，20世纪50年代末60年代初，由于空间技术发展的需要，对自动控制的精密性和经济指标，提出了极其严格的要求；同时，由于数字计算机，特别是微型机的迅速发展，为控制理论的发展提供了有力的工具。在他们的推动下，控制理论有了重大发展，如庞特里亚金的极大值原理，贝尔曼的动态规划理论。卡尔曼的能控性能观测性和最优滤波理论等，这些都标志着控制理论已从经典控制理论发展到现代控制理论的阶段。现代控制理论的特点。是采用状态空间法（时域方法），研究“多输入-多输出”控制系统、时变和非线性控制系统的分析和设计。现在，随着技术革命和大规模复杂系统的发展，已促使控制理论开始向第三个发展阶段即第三代控制理论——大系统理论和智能控制理论发展。 在其他文献中也有所述及（如下）： 至今自动控制已经经历了五代的发展： 第一代过程控制体系是150年前基于5－13psi的气动信号标准（气动控制系统PCS，Pneumatic Control System）。简单的就地操作模式，控制理论初步形成，尚未有控制室的概念。 第二代过程控制体系（模拟式或ACS,Analog Control System）是基于0－10mA或4－20mA的电流模拟信号，这一明显的进步，在整整25年内牢牢地统治了整个自动控制领域。它标志了电气自动控制时代的到来。控制理论有了重大发展，三大控制论的确立奠定了现代控制的基础；控制室的设立，控制功能分离的模式一直沿用至今。 第三代过程控制体系（CCS，Computer Control System）.70年代开始了数字计算机的应用，产生了巨大的技术优势，人们在测量，模拟和逻辑控制领域率先使用，从而产生了第三代过程控制体系（CCS，Computer Control System）。这个被称为第三代过程控制体系是自动控制领域的一次革命，它充分发挥了计算机的特长，于是人们普遍认为计算机能做好一切事情，自然而然地产生了被称为“集中控制”的中央控制计算机系统，需要指出的是系统的信号传输系统依然是大部分沿用4－20mA的模拟信号，但是时隔不久人们发现，随着控制的集中和可靠性方面的问题，失控的危险也集中了，稍有不慎就会使整个系统瘫痪。所以它很快被发展成分布式控制系统（DCS）。 第四代过程控制体系（DCS，Distributed Control System分布式控制系统）：随着半导体制造技术的飞速发展，微处理器的普遍使用，计算机技术可靠性的大幅度增加，目前普遍使用的是第四代过程控制体系（DCS，或分布式数字控制系统），它主要特点是整个控制系统不再是仅仅具有一台计算机，而是由几台计算机和一些智能仪表和智能部件构成一个了控制