一、填空题
1、将)
1)(1(212)(++=s T s T K W s obj 校正成典型I 型系统时，应当选用 调节器，调节器的传递函数为 ，参数配合是 。
6、双极式可逆PWM 变换器的占空比为 时，输出电压大于零。
7、某闭环系统的开环放大倍数为15时，额定负载下电机的转速降为8r/min ，若将开环放大倍数提高到30，它的速降是 。在同样静差率下，调速范围可扩大 倍。
8、可逆系统在制动过程中的本桥逆变阶段中，是将 通过本桥回馈电网。
1、在转速负反馈单闭环有静差直流调速系统稳定运行中，突加负载后系统又进入稳定运行，晶闸管整流装置的输出电压U do 的值不变。
9、采用比例调节器的闭环系统是 静差系统。
10、反馈控制系统所能抑制的只是被反馈环包围的一切干扰
11、双闭环流直流调速系统起动大部分时间里ASR 、ACR 两个调节器的状态是ASR 饱和，而ACR 。
12、引入转速微分负反馈，可以抑制转速 。
13、典型转速、电流双闭环系统稳态运行时的调节器的输入偏差电压是 。
14、α=β配合控制系统中的环流是 环流
15、双极式可逆PWM 变换器输出直流平均电压为零时，占空比为 。
16、电压负反馈带电流正反馈的系统通常采用 补偿。
17、闭环回路中 的干扰可得到有效抑制，而 中的干则得不到抑制。
18、某闭环调速系统的开环放大倍数为15时，额定负载下电机的速降为10r/min,如果将开环放大倍数提高到30，则它的速降为多少 在同样静差率下，速范围可扩大多少倍 。
19、闭环回路中 的干扰可得到有效抑制，而 中的干则得不到抑制。
20、将2()12(1)(1)
obj s K W T S T S =++（其中T 1>T 2）校正成典型I 型系统时，应当选用 调节 器，调节器的传递函数为 ，参数配合是 。
21、环流可分为两大类，即 和 。
22、闭环调速系统中，用 、 、 三种调节器可实现静态无差。
23、直流环流可用 的配合控制来消除。
24、转速、电流双闭环系统的转速调节器的作用是 ，
，和 。
25、在转速、电流双闭环直流调速系统中，转速给定值U *n 不变，转速反馈系数α增加，系统稳定后，转速反馈电压U n 的值 。
26、将)1(2
)(+=Ts s K W s obj 校正成典型Ⅱ型系统时，应当选用 调节器，调节器的传递函数为
，参数配合是 。
27、当系统有多个小惯性环节串联时，在一定条件下，可以将它们近似看成是 ，其时间常数等于原系统各时间常数之 。
28、转速、电流双闭环直流调速系统的起动过程分为三个阶段，即（1） ，
（2） ，（3）
2、变压变频调速的基本指导思想是保持 恒定。
3、转速、电流双闭环直流调速系统的起动过程分为三个阶段，即（1） ，
（2） ，（3） 。
4、无环流逻辑控制器输入信号分别是： 和 。
5、环流可分为两大类，即 和 。
29、无环流逻辑控制器由 ， ， ， 四部分组成
30、环流可分为两大类，即 和
31、双极式可逆PWM 变换器的占空比为 时，输出电压为零。
32、某调速系统的调速范围是1500~150r/min ，要求静差率为S=2%，那么系统允许的稳态速降是 。如果开环系统的稳态速降是100r/min 则闭环系统的开环放大系数是 。
33、某闭环调速系统的开环放大倍数为15时，额定负载下电机的速降为8r/min,如果将开环放大倍数提高到30，它的速降为 ，在同样静差率下，速范围可扩大 倍 。
34、将2()12(1)(1)
obj s K W T S T S =++（其中T 1>T 2）校正成典型I 型系统时，应当选用 调节器，调节器的传递函数为 ，参数配合是 。
35、环流可分为两大类，即 和 。
36、转速、电流双闭环直流调速系统的起动过程分为三个阶段，即（1） ，
（2） ，（3）
37、无环流逻辑控制器由 ， ， ， 四部分组成
38、采用旋转编码器的数字测速方法有 、 、 三种。
39、某调速系统的调速范围是1500~150r/min ，要求静差率为S=2%，那么系统允许的稳态速降是 。如果开环系统的稳态速降是
100r/min 则闭环系统的开环放大系数是 。
40、将2()12(1)(1)
obj s K W T S T S =++（其中T 1>T 2）校正成典型I 型系统时，应当选用 调节 器，调节器的传递函数为 ，参数配合是 。
41、环流可分为两大类，即 和 。
42、闭环调速系统中，用 、 、 三种调节器可实现静态无差。
43、直流环流可用 的配合控制来消除。
44、转速、电流双闭环系统的转速调节器的作用是 ，
，和 。
45、在转速、电流双闭环直流调速系统中，转速给定值U *n 不变，转速反馈系数α增加，系统稳定后，转速反馈电压U n 的值 。
46、在转速负反馈单闭环无静差直流调速系统稳定运行中，突加负载后系统又进入稳定运行，则n 的值是 。
47、电压负反馈单闭环有静差直流调速系统中，电枢电阻R a 变化时，系统 调节能力。
48、转速、电流双闭环直流调速系统（ASR 、ACR 均采用带限幅输出的PI 调节器）在稳定运行时，两个调节器的输入偏差电压为 。
49、在转速负反馈单闭环有静差直流调速系统稳定运行中，突加负载后系统又进入稳定运行，则U d 的值 。
50、在α=β配合控制的有环流直流调速系统制动的时间里ASR 、ACR 两个调节器 饱和。51、双闭环系统起动过程大部分时间 饱和。
52、系统的调速范围Ｄ= 。
53、反馈控制系统所能抑制的只是被反馈环包围的 的扰动。
54、在双闭环可逆系统中，当r f βα≥时，系统 直流平均环流。
55、系统控制对象的最小时间常数为T min ,则采样期T sam 应为 。
56、使用PI 调节器是无静差系统，而用 调节器则是有静差系统。
、57、在转速负反馈单闭环有静差直流调速系统中，当（A ）放大器的放大系数K P 、（B ）转速反馈系数α参数发生变化时，其中 能受到反馈作用的抑制，而 则不受反馈作用的抑制
58、转速、电流双闭环直流调速系统的起动过程分为三个阶段，即（1） ，（2） ，
（3） 。
59、在转速、电流双闭环直流调速系统中，系统两个调节器(采用PI 调节器)不饱和时，则两个调节器的输入偏差电压是 和
60、无环流逻辑控制器由 ， ， ， 四部分组成
61、环流可分为两大类，即 和
62、α=β配合控制有环流可逆直流调速系统制动过程分 、 二阶段。
63、双极式可逆PWM 变换器的占空比为 时，输出电压为零。
二、选择题
1、在转速负反馈单闭环有静差直流调速系统稳定运行中，突加负载后系统又进入稳定运行，晶闸管整流装置的输出电压U do 的值是（ ）。
A ）U do 增加 （
B ）U do 减少 （
C ）U do 恢复原值
2、采用PI 调节器的单闭环调速系统，调节对象含有积分环节，突加给定电压后PI 调节器没有饱和，系统到达稳态前被调量是否出现超调（ ）。
（A ）一定超调 （B ）不会超调 （C ）可能超调也可能不超调
3、转速、电流双闭环直流直流调速系统（ASR 、ACR 均采用带限幅输出的PI 调节器）在稳定运行时，两个调节器的输入偏差电压为（ ）。
（A ）0、0 （B ）U n *、U i * (C) U n *、0
4、在转速、电流双闭环直流调速系统中，转速给定值U *n 不变，转速反馈系数α减少，系统稳定后，转速n 的值是（ ）。
（A ）增加 （B ）减少 （C ）不变
5、在α=β配合控制的有环流直流调速系统制动的时间里转速调节器ASR 的状态是（ ）
（A ）ASR 一直饱和输出 （B ）ASR 不饱和 （C ）ASR 从不饱和到饱和
6、在转速负反馈单闭环有静差直流调速系统稳定运行中，突减负载后系统又进入稳定运行，晶闸管整流装置的输出电压U do 的值是（ ）。
（A ）U do 增加 （B ）U do 减少 （C ）U do 恢复原值
7、采用PI 调节器的转速负反馈单闭环无静差直流调速系统，如果调节对象含有积分 环节，突加给定值后PI 调节器饱和，系统到达稳态前是否出现超调（ ）。
（A ）不会超调 （B ）一定超调 （C ）可能超调也可能不超调
8、转速、电流双闭环直流直流调速系统（ASR 、ACR 均采用带限幅输出的PI 调节器）在稳定运行时，两个调节器的输入偏差电压为（ ）。
（A ）0、0 （B ）U n *、U i * (C) U n *、0
9、在转速、电流双闭环直流直流调速系统中，转速给定值U *n 不变，转速反馈系数α减少，系统稳定后，转速反馈电压U n 的值是（ ）。
（A ）U n 增加 （B ）U n 减少 （C ）U n 不变
10、在α=β配合控制的有环流直流调速系统制动的时间里ASR 、ACR 两个调节器的关系是
（A ）ASR 和ACR 均饱和限幅输出 （B ）ASR 饱和，ACR 不饱和 （C ）ASR 不饱和，ACR 饱和
11、在转速负反馈单闭环有静差直流调速系统稳定运行中，突加负载后系统又进入稳定运行，晶闸管整流装置的输出电压U do 的值是
（ ）。
12、在转速、电流双闭环直流调速系统中，转速给定值U *n 不变，转速反馈系数α增加，系统稳定后，转速反馈电压U n 的值是（ ）。
（A ）增加 （B ）减少 （C ）不变
13、采用PI 调节器的转速负反馈单闭环无静差直流调速系统，如果调节对象含有积分环节，突加给定值后PI 调
节器没有饱和，系统到达稳态前是否出现超调？
（A ）不会超调 （B ）一定超调 （C ）可能超调也可能不超调。
14、转速、电流双闭环直流调速系统（ASR 、ACR 均采用带限幅输出的PI 调节器）在稳定运行时，电流反馈线断掉后，系统又进入稳
定运行，这时转速调节器ASR 的输出电压U *i 是（ ）
（A ）U *i 不变 （B ）U *i =U *im (C) U *i =0
15、在α=β配合控制的有环流直流调速系统制动的时间里ASR 、ACR 两个调节器的关系是（ ）
（A ）ASR 和ACR 均饱和限幅输出 （B ）ASR 饱和，ACR 不饱和 （C ）ASR 不饱和，ACR 饱和
三、简答题分析作图题
1、转速调节器和电流调节器在转速、电流双闭环调速系统中的作用是什么？
2、在转速、电流双闭环调速系统中，出现电网电压波动与负载扰动时，哪个调节器起主要作用？
3、简述SVPWM 控制模式的特点。
4、已知比例积分调节器的输入信号U s 如图所示，试大致画出其相应的输出特性（不考虑限幅作用）
5、何为静差率S ，理想空载转速相同时，闭环调速系统的静差率是开环高调速系统的多少倍？写出D 、S 、
Δn n 之间关系。
（A ）U do 增加 （B ）U do 减少 （C ）U do 恢复原值
6、什么是封锁延时？什么是开放延时？为什么要设置封锁延时和开放延时？
7、变频调速时为什么要维持恒磁通控制？恒磁通控制的条件是什么？
8、试分析α=β配合控制有环流系统的正向制动过程？
9、简答双极式工作制PWM-电动机系统的优点有哪些？
10、与有环流系统相比，逻辑无环流调速系统的优点和缺点是什么？
11、在转速、电流双闭环调速系统中，出现电网电压波动与负载扰动时，哪个调节器起主要作用？
12、什么是封锁延时？什么是开放延时？为什么要设置封锁延时和开放延时？
13、简述双环调速系统的设计步骤？
14、说明转速单闭环直流调速系统的静态特性比开环机械特性硬的实质是什
到静态无静差？试写出转速单闭环系统有静差和无静差两种情况下的静态
15、简答PWM-电动机系统与晶闸管-电动机系统比有哪些优点？
16、什么是逻辑无环流调速系统中封锁延迟时间t db1和开放延迟时间t dt ，各
已知比例积分调节器的输入信号U s 如图所示，试大致画出其相应的输出特
17、简答什么叫环流，静态环流分几类，分别采用什么方法抑制它。
已知比例积分调节器的输入信号U s 如图所示，试大致画出其相应的输出特
五、计算题
1、有一个V-M 系统，已知电机参数为：P N =2.8kW ，U N =220V ，I N n N =1500r/min ，电枢电阻R a =1.5Ω,整流装置内阻R rec =1Ω，触发整流环节的放大倍数K s =40。要求系统满足调速范围D=10,静差率s ≤10%.
(1)计算开环系统的静态速降△n op 和调速要求所允许的闭环静态速降△n cl 。（2）采用转速负反馈组成闭环系统，试画出系统的静态结构图。（3）调整该系统参数，使当U *n =15V 时,I d =I N ，n=n N ，则转速负反馈系数α应为多少。（4）计算放大器所需的放大倍数。
2、某晶闸管供电的双闭环直流调速系统，整流装置采用三相桥式电路，其基本参数如下：
直流电动机：220V ，136A ，1460r/min ，C e =0.132伏/转/分,允许过载倍数λ=1.3;晶闸管装置放大系数K S =30; 电枢回路时间常数总电阻R=0.5欧，时间常数T l =0.03秒,T m =0.18秒; 电流反馈系数β=0.05V/A （≈10V/1.5I N ），试设计电流调节器，要求电流超调量σi ≤5% 。
3、转速、电流双闭环直流调速系统转速环结构图示于下图。其基本参数如下：β=0.055伏/安,R=0.5欧,C e =0.132伏/转/分,T m =0.12秒,α=0.0075伏/转/分,T on =0.01秒, T Σi =0.0037秒。（1）简化转速环；（2）计算ASR 的参数K n 和τn (按典Ⅱ系统设计)；(3)当R o =40K Ω时,计算ASR 的R n 和C n ,并画出用运放构成的ASR 原理图.
4、有一个V-M 系统，已知电机参数为：P N =2.8kW ，U N =220V ，I N =15.6A ，n N =1500r/min ，电枢电阻R a =1.5Ω,整流装置内阻R rec =1Ω，触发整流环节的放大倍数K s =40。要求系统满足调速范围D=20,静差率s ≤10%.
(1)计算开环系统的静态速降△n op 和调速要求所允许的闭环静态速降△n cl 。（2）采用转速负反馈组成闭环系统，试画出系统的静态结构图。（3）调整该系统参数，使当U *n =15V 时,I d =I N ，n=n N ，则转速负反馈系数α应为多少。（4）计算放大器所需的放大倍数。
5、有一个V-M 系统，已知电机参数为：P N =2.2kW ，U N =220V ，I N =12.5A ，n N =1500r/min ，电枢电阻R a =1.2Ω,整流装置内阻R rec =1.5Ω，触发整流环节的放大倍数K s =35。要求系统满足调速范围D=20,静差率s ≤10%.
(1)计算开环系统的静态速降△n op 和调速要求所允许的闭环静态速降△n cl 。（2）采用转速负反馈组成闭环系统，试画出系统的静态结构图。（3）调整该系统参数，使当U *n =15V 时,I d =I N ，n=n N ，则转速负反馈系数α应为多少。（4）计算放大器所需的放大倍数。
6、某晶闸管供电的双闭环直流调速系统，整流装置采用三相桥式电路，其基本参数如下：
直流电动机：220V ，130A ，1450r/min ，C e =0.132伏/转/分,允许过载倍数λ=1.5;晶闸管装置放大系数K S =40; 电枢回路时间常数总电阻R=0.5欧，时间常数T l =0.03秒,T m =0.18秒; 电流反馈系数β=0.05V/A （≈10V/1.5I N ），试设计电流调节器，要求电流超调量σi ≤7% 。
7、（要求写出分析结果，9分）如下图所示系统，可知：(1)图中V 是___________；(2)图中Ld 是___________，它的作用是___________；
(3)图中采用的是___________调节器，它的主要作用是___________；(4)此系统主电路由___________相交流电供电；(5)此系统具有___________负反馈环节；(6)
改变转速，应调节___________电位器；(7)整定
额定转速，应调节
___________电位器；
8、某调速系统的调速范围是1500～150r/min ，要求静差率为=４%，那么系统允许的稳态速降是多少？如果开环系统的稳态速降是100r/min 则闭环系统的开环放大系数是多少？
9、 在转速、电流双闭环调速系统中，两个调节器ASR ，ACR 均采用PI 调节器。已知参数：电动机：P N =3.7ＫＷ，U N =220V I N =20A
n N =1000r/min,电枢回路总电阻R=1.5Ω,设V U U im nm 8**==，电枢回路最大电流I dm =40A ，电力电子变换器的放大系数K s =40。试求：(1)电流反馈系数和转速反馈系数。(2)当电机在最高转速发生堵转时的U do ,U i *, U i ,U c 值。
10、有一V-M 调速系统，已知：P N =2.0kW ，U N =220V ，I N =12.5A ，n N =1400r/min ，电枢电阻R a =1.0Ω，整流装置内阻R rec =1.5Ω，触发整流环节的放大倍数K s =35。要求系统满足调速范围D=20，静差率s<=10%。要求：1）计算开环系统的静态速降和调速要求所允许的闭环静态速降；2）采用转速负反馈组成闭环系统，试画出系统的静态结构图；3）调整参数，使V U n
15*=时，I d =I N ，n=n N
，则转速反馈系数α应为多少。
1、为什么说转矩控制是运动控制的根本？试用负载特性曲线比较恒转矩、恒功率和风 机、泵类负载的区别。 2、简]述直流PWM 变换器-电动机系统（直流斩波器）原理（画图说明）？ 3、试述晶闸管触发整流器为何有失控时间？频率为50Hz 情况下，三相半波整流器的平 均失控时间是多少？ 4、对于恒转矩负载，为什么调压调速的调速范围不大？电动机机械特性越软，调速范 围越大吗？ 1、某调速系统，min /1500max 0r n =，min /150min 0r n =，额定负载时的速降min /15r n N =?，若不同转速下额定速降不变，则系统能达到的调速范围是多少？系统允许的静差率是多少？ 2、某闭环系统开环放大倍数是15时，额定负载下的速降是8r/min ；如果开环放大倍数是30时，速降是多少？同样静差率下，调速范围扩大多少？ 3、有一V-M 系统，电动机参数：额定功率2.2kW ，额定电压220V ，额定电流12.5A ，额定转速为1500r/min ，电枢电阻1.2Ω，整流装置内阻1.5Ω，触发整流环节放大倍数为35，要求系统满足调速范围D=20，静差率小于10%。若采用转速负反馈闭环系统，若主电路电感L=50mH ，系统的转动惯量1.6N.m 2，整流采用三相半波，试判断系统是否稳定？如要稳定，闭环系统的开环放大系数应调整为多少？ 4、旋转编码器光栅数为1024，倍频系数为4，高频时钟脉冲频率1MHz ，旋转编码器输出脉冲个数和高频时钟脉冲个数均采用16位计数器，M 法和T 法测速时间均为0/01s ，求转速为1500r/min 和150r/min 时的测速分辨率和误差率最大值。 一个转速、电流双闭环调速系统。 已知：1）电动机：kW P N 555=，V U N 750=，A I N 760=，min /375r n N =，电动势系数r V C e min/82.1?=； 2）主回路总电阻Ω=14.0R ，允许电流过载倍数5.1=λ，触发整流环节放大倍数75=S K ，整流装置为三相桥式； 3）电磁时间常数s T l 031.0=，机电时间常数s T m 112.0=，电流反馈滤波时间常数s T oi 002.0=，转速反馈滤波时间常数s T on 02.0=，
什么是过程控制系统？其基本分类方法有哪几种？ 过程控制系统通常是指连续生产过程的自动控制，是自动化技术中最重要的组成部分之一。基本分类方法有：按照设定值的形式不同【定值，随动，程序】；按照系统的结构特点【反馈，前馈，前馈-反馈复合】。 热电偶测量的基本定律是什么？常用的冷端补偿方式有哪些 均质材料定律：由一种均匀介质或半导体介质组成的闭合回路中，不论截面和长度如何以及沿长度方向上的温度分布如何，都不能产生热电动势，因此热电偶必须采用两种不同的导体或半导体组成，其截面和长度大小不影响电动势大小，但须材质均匀； 中间导体定律：在热电偶回路接入中间导体后，只要中间导体两端温度相同，则对热电偶的热电动势没有影响； 中间温度定律：一支热电偶在两接点温度为t 、t0 时的热电势，等于两支同温度特性热电偶在接点温度为t 、ta和ta、t0时的热电势之代数和。只要给出冷端为0℃时的热电势关系，便可求出冷端任意温度时的热电势,即 由于冷端温度受周围环境温度的影响，难以自行保持为某一定值，因此，为减小测量误差，需对热电偶冷端采取补偿措施，使其温度恒定。冷端温度补偿方法有冷端恒温法、冷端补偿器法、冷端温度校正法和补偿导线法。 为什么热电阻常用三线制接法？试画出其接线原理图并加以说明。 电阻测温信号通过电桥转换成电压时，热电阻的接线如用两线接法，接线电阻随温度变化会给电 桥输出带来较大误差，必须用三线接法，以抵消接线电阻随温度变化对电桥的影响。 对于DDZ－Ⅲ型热电偶温度变送器，试回答： 变送器具有哪些主要功能？ 变送器的任务就是将各种不同的检测信号转换成标准信号输出。 什么是变送器零点、零点迁移调整和量程调整？ 热电偶温度变送器的输入电路主要是在热电偶回路中串接一个电桥电路。电桥的功能是实现热电偶的冷端补偿和测量零点的调整。
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。
课程设计报告 ( 2008 -- 2009 年度第二学期) 名称：过程控制课程设计 题目：主汽温串级控制系统 院系：自动化 设计周数： 1 周 姓名学号分工成绩 组长实验仿真（模块搭接、参数整定），报告撰写、整理 成员 实验仿真（模块搭接、参数整 定），报告撰写、整理 实验原理图、工艺流程图、 SAMA图设计 实验原理图、工艺流程图、 SAMA图设计 日期：2009年 07月02日
《过程控制》课程设计 任务书 一、目的与要求 “过程控制课程设计”是“过程控制”课程的一个重要组成部分。通过实际工业 过程对象控制方案的选择、控制功能的设置、工程图纸的绘制等基础设计和设计 说明的撰写，培养学生基本控制系统工程设计能力、创新意识，完成工程师基本 技能训练。 二、主要内容 1．根据对被控对象进行的分析，确定系统自动控制结构，给出控制系统原理图； 2．根据确定控制设备和测量取样点和调节机构，绘制控制系统工艺流程图（PID 图）； 3．根据确定的自动化水平和系统功能，选择控制仪表，完成控制系统SAMA图（包 括系统功能图和系统逻辑图）； 4．对所设计的系统进行仿真试验并进行系统整定； 5．编写设计说明书。 三、进度计划 四、设计（实验）成果要求 1．绘制所设计热工控制系统的的SAMA图； 2．根据已给对象，用MATABL进行控制系统仿真整定，并打印整定效果曲线；
3．撰写设计报告 五、考核方式 提交设计报告及答辩 学生姓名：杨宇、张娜、李思怡、 郭冉 指导教师：马平 2009 年 06 月 29日 一、课程设计(综合实验)的目的与要求 “过程控制课程设计”是“过程控制”课程的一个重要组成部分。通过实际工业过程对象控制方案的选择、控制功能的设置、工程图纸的绘制等基础设计和设计说明的撰写，培养学生基本控制系统工程设计能力、创新意识，完成工程师基本技能训练。 二、设计（实验）正文 （一）.过热汽温控制的任务和要求 过热汽温的稳定是机组经济安全运行的保障。主汽温度自动调节的任务是维持过热蒸汽出口汽温在允许的范围内，使管壁温度不超过允许的工作温度，以确保机组运行的安全性和经济性。 过热汽温过高或过低都会对机组运行造成不利的影响： 过热汽温过高,容易烧坏过热器，也会引起汽轮机高压部分过热，严重影响机组安全运行。 过热汽温过低，则会影响全厂热效率，引起汽轮机末级蒸汽湿度增加，甚至使之带水，严重影响汽轮机安全运行。 汽温变化过大，将导致锅炉和汽轮机金属管材及部件的疲劳，还将引起汽轮机汽缸和转子的胀差变化，甚至产生剧烈振动，危及机组的安全。 一般来说，中高压锅炉过热气温的暂时偏差值不允许超过正负10摄氏度。长期偏差不允许超过正负5摄氏度。 （二）．汽温调节对象的动态特性 过热蒸汽温度控制对象的动态是指引起过热气温变化的各种扰动与气温之间的动态关系。引起过热蒸汽温度变化的因素很多，如过热蒸汽流量变化，炉膛燃烧工况的变化，锅炉给水温度的变化，进入过热器的热量，流经过热器的烟气温度和流速等的变化。但归纳起来，
辽宁工业大学过程控制系统课程设计（论文）题目：苯酐配料成分控制系统的设计 院（系）：电气工程学院 专业班级： 学号： 学生姓名： 指导教师： 起止时间：
课程设计（论文）任务及评语 院（系）：电气工程学院教研室：测控技术与仪器Array 注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算
摘要 苯酐是化工重要的生产原料，被广泛用于增塑剂的制造。但在苯酐的生产过程中，由于空气与邻二甲苯的成分可能有变化，故其配比比不固定。本设计通过对苯酐的生产工艺、系统要求等分析，最终实现对苯酐成分的控制系统设计。 本设计是通过对苯酐的物理性质和化学性质的分析，选用特定的传感器、变送器、控制器、执行器，对空气的输出量采用串级控制系统，对邻二甲苯的输出量采用单回路比值控制系统，并针对本设计的系统进行MATLAB软件仿真，最终实现了对苯酐配料成分的控制。本设计的系统具有控制精度高，控制灵活等特点，进一步缓解了化工对苯酐的需求量。 关键词：苯酐；单回路比值控制系统；MATLAB仿真；
目录 第1章绪论 (1) 1.1 背景概述 (1) 1.2 苯酐概述 (1) 第2章方案论证 (2) 2.1 苯酐生产工艺类型 (2) 2.2 控制方案的选择 (3) 2.3 工艺流程图及系统方框图 (4) 第3章各仪表的设计选择 (6) 3.1 传感器的选型 (6) 3.2 控制器的选型 (7) 3.3 执行器的选型 (8) 3.4 其他仪器的选型 (10) 3.5 调节器正反作用及控制规律的确定 (11) 第4章 PID算法 (12) 4.1 PID控制概述 (12) 4.2 比值系统系数的计算 (13) 第5章系统仿真 (14) 5.1 空气控制单元的仿真 (14) 5.2 邻二甲苯控制单元的仿真 (15) 5.3 整个系统仿真 (17) 第6章总结 (20) 参考文献 (21)
自动控制系统管理 控制系统主要包括DCS控制系统、PLC可编程控制器、闭路控制计算机系统、汽车装车站以及在先进过程控制中使用的上位计算机等。 一、电仪工段应加强对系统的日常维护检查，根据责任区划分进行点检和定期维护。 二、系统周检发现的问题，应及时填写缺陷记录，并立刻组织人员处理解决。 三、由电仪工段专业人员按照实际进行备品备件储备，并定期对软件进行备份。 四、岗位操作人员必须认真执行操作规程，爱护机器设备,严禁任何人运行与系统无关的软件，计算机必须专人操作，严禁串用或随意调整,操作人员和其他非电脑维护人员不得更换
电脑硬件和软件，严禁使用来历不明的软件、光盘和其它有可能带来病毒的工具，严禁使用系统电脑进行上网。 五、工艺参数、联锁设定值的修改，要由生产部门提出申请或办理联锁工作票后（申请和工作票要由生产部审批），由电仪专业人员或厂家人员进行修改并做好记录。 六、非工作人员未经批准严禁进入控制室，控制室人员应按规定着装。进入控制室作业人员必须采取静电释放措施，消除人身所带的静电 七、控制室内严禁吸烟，严禁带入易燃易爆和有毒物品，不得在控制室吃东西，机柜上下不得堆放杂物。 八、控制室内必须经常清扫，消防、安全设施要齐全，并定期进行检查。 九、系统供电及接地系统必须符合标准，UPS电源是过程控制计算机系统的专用电源，室内的维修用电、吸尘器、电风扇、空调机用电及其他临时性用电一律不得接入计算机电源系统。
十、非专业人员不得私自运行其他与生产无关的操作。操作人员和其他非电脑维护人员不得私自退出监控系统，未经许可，任何人不得随便支用电脑设备。 十一、工控电脑是我公司生产控制和管理的核心，凡因个人原因所造成的事故，要严格追究其责任事故。
1-3自动控制系统的分类 本课程的主要内容是研究按偏差控制的系统。为了更好的了解自动控制系统的特点，介绍一下自动控制系统的分类。分类方法很多，这里主要介绍其中比较重要的几种： 一、按描述系统的微分方程分类 在数学上通常可以用微分方程来描述控制系统的动态特性。按描述系统运动的微分方程可将系统分成两类： 1．线性自动控制系统描述系统运动的微分方程是线性微分方程。如方程的系数为常数，则称为定常线性自动控制系统；相反，如系数不是常数而是时间t的函数，则称为变系数线性自动控制系统。线性系统的特点是可以应用叠加原理，因此数学上较容易处理。 2．非线性自动控制系统描述系统的微分方程是非线性微分方程。非线性系统一般不能应用叠加原理，因此数学上处理比较困难，至今尚没有通用的处理方法。 严格地说，在实践中，理想的线性系统是不存在的，但是如果对于所研究的问题，非线性的影响不很严重时，则可近似地看成线性系统。同样，实际上理想的定常系统也是不存在的，但如果系数变化比较缓慢，也可以近似地看成线性定常系统。 二、按系统中传递信号的性质分类 1．连续系统系统中传递的信号都是时间的连续函数，则称为连续系统。 2．采样系统系统中至少有一处，传递的信号是时间的离散信号，则称为采样系统，或离散系统。 三、按控制信号r(t)的变化规律分类 1．镇定系统() r t为恒值的系统称为镇定系统(图1-2所示系统就是一例)。 2．程序控制系统() r t为事先给定的时间函数的系统称为程序控制系统(图1-11所示系统就是一例)。 3．随动系统() r t为事先未知的时间函数的系统称为随动系统，或跟踪系统，如图1-7所示的位置随动系统及函数记录仪系统。
本次课程设计采用MATLAB仿真完成。设计题目分为二个部分。 答疑时间：15周周四（12月13日）下午2：00-4：30；地点：工学二号馆501； 有问题可以发邮件或者打电话。 课程设计报告：按照设计题目的要求完成报告； 答辩时间：自动化0901：16周周五上午8：30-12：00，地点：工学二号馆513； 自动化0902：16周周五下午1：30-5：00，地点：工学二号馆513； 答辩要求：（1）长学号（如3109001440）末位数相同的若干位同学一起答辩； （2）要求演示仿真程序； （3）答辩时交课程设计报告。 第一部分： 要求：按照长学号（如3109001440）的末位数选做下列题目。 采用MATLAB仿真；所有仿真，都需要做出以下结果： （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 0、精馏塔塔内温度的阶跃响应曲线数据如下表所示，控制量阶跃变化50 ?=。试根据实验 u δ≤的无差控制系统。 数据设计一个超调量25% p 具体要求如下： （1）根据实验数据选择一定的辨识方法建立对象的数学模型； （2）根据辨识结果设计符合要求的控制系统（控制系统原理图、控制规律选择等）；（3）根据设计方案选择相应的控制仪表； （4）对设计的控制系统进行仿真，整定运行参数。
1、锅炉汽包液位的阶跃响应曲线数据如下表所示，控制量阶跃变化5 ?=。试根据实验数 u 据设计一个超调量25% δ≤的无差控制系统。 p （1）根据实验数据选择一定的辨识方法建立对象的数学模型； （2）根据辨识结果设计符合要求的控制系统（控制系统原理图、控制规律选择等）；（3）根据设计方案选择相应的控制仪表； （4）对设计的控制系统进行仿真，整定运行参数。 2、加热炉出口温度控制系统，测取温度对象的过程为：当系统稳定时，在温度调节阀上做 试根据实验数据设计一个超调量25% δ≤的无差控制系统。具体要求如下： p （1）根据实验数据选择一定的辨识方法建立对象的数学模型； （2）根据辨识结果设计符合要求的控制系统（控制系统原理图、控制规律选择等）；（3）根据设计方案选择相应的控制仪表； （4）对设计的控制系统进行仿真，整定运行参数。 δ≤的无差控制系统。具体要求如下： 试根据实验数据设计一个超调量25% p （1）根据实验数据选择一定的辨识方法建立对象的数学模型； （2）根据辨识结果设计符合要求的控制系统（控制系统原理图、控制规律选择等）；（3）根据设计方案选择相应的控制仪表； （4）对设计的控制系统进行仿真，整定运行参数。
过程控制课设报告
课程设计报告 (2015—2016年度第二学期) 名称：过程控制课程设计 题目：电厂锅炉过热蒸汽温度控制系统 院系：控制与计算机工程学院 班级：
姓名： 学号： 指导老师：张建华老师 设计周数： 1 周 日期：2016年6月24日 设计正文： 1．控制系统的基本任务和要求 过热蒸汽温度控制的任务是维持过热器出口温度在允许的范围之内，并保护过热器，使其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，以致烧坏过热器的高温段，严重影响安全。一般规定过热蒸汽的温度上限不能高于其额定值+5℃。 如果过热蒸汽温度偏低，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升高，甚至使之带水，严重影响汽轮机的安全运行。所以，过热蒸汽温度过高或过低都是生产过程所不允许的。 以600MW机组国产直流锅炉为例，其过热蒸汽温度额定值为541℃（主汽压力为17.3MPa），在负荷为额定值的60%~100%范围内变化时，过热蒸汽温度不超过额定值的-10~+5,长期偏差不允许超过±5℃。为了防止过快的蒸汽温度变化速率造成某些高温工作不部件产生较大的热应力，还对温度变化速率进行限制，一般限制在3℃/min内。 本次课程设计以600MW超临界直流锅炉主汽温控制系统为例： 某电厂600MW 汽包锅炉过热蒸汽温度是通过喷水减温来实现对温度的自动调节。已知该系统减温水流量W和过热蒸汽流量D可通过加装流量计进行检测，电动调节阀的开度可根据控制器输出值自动调整。其动态特性如下：
北京联合大学 实验报告 课程（项目）名称：过程控制 学院：自动化学院专业：自动化 班级：0910030201 学号：2009100302119 姓名：张松成绩：
2012年11月14日 实验一交通灯控制 一、实验目的 熟练使用基本指令，根据控制要求，掌握PLC的编程方法和程序调试方法，掌握交通灯控制的多种编程方法，掌握顺序控制设计技巧。 二、实验说明 信号灯受一个启动开关控制，当启动开关接通时，信号灯系统开始工作，按以下规律显示：按先南北红灯亮，东西绿灯亮的顺序。南北红灯亮维持25秒，在南北红灯亮的同时东西绿灯也亮，并维持20秒；到20秒时，东西绿灯闪亮，闪亮3秒后熄灭。在东西绿灯熄灭时，东西黄灯亮，并维持2秒。到2秒时，东西黄灯熄灭，东西红灯亮，同时，南北红灯熄灭，绿灯亮。东西红灯亮维持25秒，南北绿灯亮维持20秒，然后闪亮3秒后熄灭。同时南北黄灯亮，维持2秒后熄灭，这时南北红灯亮，东西绿灯亮……如此循环，周而复始。如图1、图2所示。 图 1
图 2 三、实验步骤 1．输入输出接线 输入SD 输出R Y G 输出R Y G I0.4 东西Q0.1 Q0.3 Q0.2 南北Q0.0 Q0.5 Q0.4 2.编制程序，打开主机电源编辑程序并将程序下载到主机中。 3.启动并运行程序观察实验现象。 四、参考程序 方法1：顺序功能图法 设计思路：采用中间继电器的方法设计程序。这个设计是典型的起保停电路。
方法2：移位寄存器指令实现顺序控制 移位寄存器位（SHRB）指令将DATA数值移入移位寄存器。S_BIT指定移位寄存器的最低位。N指定移位寄存器的长度和移位方向（移位加=N，移位减=-N）。SHRB指令移出的每个位被放置在溢出内存位（SM1.1）中。该指令由最低位（S_BIT）和由长度（N）指定的位数定义。
过程控制系统课程设计报告 题目：温度控制系统设计 姓名： 学号： 班级： 指导教师：
温度控制系统设计 一、设计任务 设计电热水壶度控制系统方案，使系统满足85度至95度热饮需要。 二、预期实现目标 通过按键设定温度，使系统水温最终稳定在设定温度，达到控制目标。 三、设计方案 （一）系统数学模型的建立 要分析一个系统的动态特性，首要的工作就是建立合理、适用的数学模型，这也是控制系统分析过程中最为重要的内容。数学模型时所研究系统的动态特性的数学表达式，或者更具体的说，是系统输入作用与输出作用之间的数学关系。 在本系统中，被控量是温度。被控对象是由不锈钢水壶、2Kw电加热丝组成的电热壶。在实验室，给水壶注入一定量的水，将温度传感器放入水中，以最大功率加热水壶，每隔30s采样一次系统温度，记录温度值。在整个实验过程中，水量是不变的。 经过试验，得到下表所示的时间-温度表： 表1 采样时间和对应的温度值
以采样时间和对应的温度值在坐标轴上绘制时间-温度曲线，得到图1所示的曲线： 图1 时间-温度曲线 采用实验法——阶跃响应曲线法对温箱系统进行建模。将被控过程的输入量作一阶跃变化，同时记录其输出量随时间而变化的曲线，称为阶跃响应曲线。 从上图可以看出输出温度值的变化规律与带延迟的一阶惯性环节的阶跃曲线相似。因此我们选用 ()1s ke G s Ts τ-= + （式中：k 为放大系数；T 为过程时间常数；τ为纯滞后时间）作为内胆温度系统的数学模型结构。 （1）k 的求法：k 可以用下式求得： ()(0) y y k x ∞-= （x ：输入的阶跃信号幅值）
过程控制工程课程设计(doc 15页)
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
步进式加热炉控制系统设计 一、步进式加热炉工艺流程 1. 步进式加热炉简介 ⑴步进式加热炉步进式加热炉是一种靠炉底或水冷金属梁的上升、前进、下降、后退的动作 把料坯一步一步地移送前进的连续加热炉。 炉子有固定炉底和步进炉底，或者有固定梁和步进梁。前者叫做步进底式炉，后者叫做步进梁式炉。轧钢用加热炉的步进梁通常由水冷管组成。步进梁式炉可对料坯实现上下双面加热。 （2）步进式炉的几种类型 步进式炉从炉子构造上分目前有：单面供热步进式炉、两面供热步进式炉、钢料可以翻转的步进式炉、交替步进式炉、炉底分段的步进式炉等等。 单面供热步进式炉也称步进底式炉，钢料放置在耐火材料炉底或铺设在炉底上的钢枕上。钢坯吸热主要来自上部炉膛，由于一面受热，这种炉子的炉底强度较低。它适用于加热薄板坯、小断面方坯或有特殊要求的场合。 两面供热步进式炉也称步进梁式炉，活动梁和固定梁上都安设有能将钢坏架空的炉底水管。在钢坯的上部炉膛和下部炉膛都设置烧嘴，因此炉底强度较高，适用于产量很高的板坯或带钢轧前加热。 钢坯可以翻转的步进式炉是每走一步炉内钢料可以翻转某一角度，步进梁和固定梁都带有锯齿形耐热钢钢枕，这是加热钢管的步进式炉，每走一步钢管可以在锯齿形钢枕上滚动一小段距离，使受热条件较差的底面逐步翻转到上面，以求加热均匀。 交替步进式炉则有两套步进机构交替动作。运送过程中，钢坯不必上升和下降，振动较小，底面不会被划伤，表面质量较好 炉底分段的步进式炉的加热段和预热段可以分开动作。例如预热段每走一步，加热段可以
走两步或两步以上。这种构造是专门为易脱碳钢的加热而设计的。钢坯在预热段放置较密，可以得到正常的预热作用，在加热段钢坯前进较快，达到快速加热，以减少脱碳。 （3）步进式炉的优缺点 步进式炉是借机械将炉内钢坯托着一步一步前进，因此钢坯与钢坯还不必紧挨着，其间距可根据需要加以改变。 原始的步进式炉只用于加热推钢机无法推进的落板坯或异形坯，随着轧机的大型化和连续化，推钢式炉已不能满足轧机产量和质量的要求。在这种情况下，近十年来造价较高的步进式炉得到了快速发展，其结构也日趋完善。 步进式炉具有以下特点：（1）炉子长度不受钢坯厚度的限制，不会拱钢，炉子可以建得很长，目前有些炉子已接近60 米长，一个步进式炉可以代替1.5—2 个推钢式炉。（2）操作上灵活性较大，可以通过改变装料间隙调节钢坯加热时间，且更换品种方便。（3）炉内钢料易于清空，减少停炉时清除炉内钢料的时间。（4）钢坯在炉内不与水管摩擦，不会造成通过轧制还不能消除的伤痕。（5）水管黑印小，即能得到尺寸准确的轧材。（6）两面加热步进式炉可以不要实底均热段，因此加热能力比推钢式炉稍大。（7）没有出料滑坡，减少了由于滑坡高差作用而吸入炉内的冷空气。（8）钢坯有侧面加热，这样可实现三面或四面加热，因此加热时间短，钢坯氧化少。（ 9）生产能耗大幅度降低,从炼钢连铸后开始全连续的直接生产。（ 10）产量大幅度提高,在100* 104t/a 以上。（ 11）生产自动化水平非常高，原加热炉的控制系统大都是单回路仪表和继电器逻辑控制系统，传动系统也大多是模拟量控制式供电装置，现在的加热炉的控制系统大多数都具有二级过程控制系统和三级生产管理系统，传动系统都是全数字化的直流或交流供电装置。 步进式炉的缺点是炉底机械设备庞大，维护和检修都较复杂，炉子造价太高。两面供热的步进式炉炉底水管较多，热损失大。单面供热的步进式炉虽然无水冷热损失，但产量较低。因此，尽管步进式炉有很多优点，仅由于它造价太高，目前在中小型厂全面推广还不适宜。
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
过程控制课程设计任务书
设计目的 根据设定的液位对象和其他配置，运用计算机和INTOUCH组态软件，设计监控系统，并通过调试使得水箱液位维持恒定或保持恒定或保持在一定误差范围内。 2 控制要求 在工业过程控制中，实现前馈-反馈单回路控制。前馈控制的基本概念使测取进入过程的干扰（包括外界干扰和设定值变化），并按其信号产生合适的控制作用去改变操纵变量，使控制变量维持在设定值上。前馈控制器的控制规律取决于被控对象的特性，按被控对象既定控制规律;反馈控制的控制规律采用PID规律。将前馈与反馈有效地结合，运用前馈控制在扰动发生后，抑制由主要扰动引起的被控量所产生的偏差；同时运用反馈控制，消除多种扰动对被控量的影响。 3 系统结构设计 3.1 控制方案 本设计通过前馈反馈控制系统实现对液位的控制。 在前馈反馈控制系统中，前馈控制属于开环控制，在设计中经过对主流量的检测，及时的针对主要扰动进行液位的偏差抑制。当流量测量值较预定值发生波动，即时通过计算机进行PID计算，输出控制信号，进行液位调节； 反馈控制属于闭环控制，通过对液位的测量，及时对液位进行调控。反馈环节通过对液位的监测，将测量值与给定值进行比较，形成偏差后，通过A/D传输给计算机，进行预先设定的PID计算，输出控制型号，进行液位调节。 前馈反馈控制原理框图如下：
图3.1 前馈反馈系统框 3.2 仪表选择图 3.2.1 流量传感器 流量传感器采用V锥体流量计。V锥体在流场中产生的节流效应，通过检测上下游压差来测量流量。与普通节流件相比，它改变了节流布局，从中心孔节流改为环状节流。实践证明，V锥形流量计与其它流量仪表相比，有长期精度高、稳定性好、受安装条件局限小、耐磨损、测量范围宽、压损小、适合脏污介质等优点。 3.2.2 过程模块 采用牛顿7000系列远程数据采集模块作为计算机控制系统的数据采集通讯过程模块。牛顿7000系列模块体积小，安装方便，可靠性高。 D/A模块采用牛顿7024，四通道模拟输入模块。电压输入1~5VDC。使用7017模块的4通道IN4作为温度信号检测输入通道。 通信模块采用牛顿7520，RS232转换485通讯模块。使用RS-232/RS-485双向协议转换，速度为300~115200BPS，可长距离传输。
实验系统认知 A3000高级过程控制实验系统独创现场系统概念，而不是对象系统。现场系统包括了实验对象单元、供电系统、传感器、执行器(包括电动调节阀、变频器及调压器)、以及半模拟屏，从而组成了一个只需接受外部标准控制信号的完整、独立的现场环境。 1、A3000特点 (1)现场系统通过一个现场控制机柜，集成供电系统、变频器、移相调压器、以及现场继电器，所有驱动电力由现场系统提供。它仅需通过标准接线端子接收标准控制信号即能完成所有实验功能。从而实现了现场系统与控制系统完全独立的模块化设计。 (2)现场控制机柜内有工业标准接线端子。这种标准信号接口可以使现场系统与用户自行选定的DCS系统、PLC系统、DDC系统方便连接，甚至用户自己用单片机组成的系统都可以对现场系统进行控制。 (3)现场系统的设计另外的优势是保证动力线与控制线的电磁干扰隔离。 (4)现场系统的设计保证了控制系统只需要直流低压就可以了，使得系统设计更模块化，更安全、具有更大的扩展性。 A3000-FS现场及系统结构原理图如图2-1，图2-2所示。
图2-1 A3000现场实物图 图2-2 A3000现场系统结构图
现场系统包括三个水箱，一个大储水箱，一个锅炉，一个工业用板式换热器，两个水泵，大功率加热管，滞后时间可以调整的滞后系统，一个硬件联锁保护系统。传感器和执行器系统包括5个温度、3个液位、1个压力，1个电磁流量计，1个涡轮流量计，1个电动调节阀，两个电磁阀，2个液位开关。 2、现场系统机柜面板 ? 电源：220V AC单相总电源空开，380V AC三相总电源空开。 ? 开关：两个两位自锁旋钮开关，分别是加热器电源开关和变频器电源开关。四个三位自锁旋钮开关，分别是1#、2#电磁阀手自动以及关闭开关。变频器手自动启动信号以及关闭开关，2#水泵手自动运行以及关闭开关。 ? 电压表：显示24VDC开关电源的电压值。 ? 变频器：对于A3000FBS系统，则具有Profibus DP控制端子。 ? 指示灯：安装有8个指示灯和滞后管系统的两手动调节阀。分别为单相电，三相电通电指示。以及两个水泵、两个电磁阀开启时，其状态指示灯分别点亮。当锅炉内水位低于低限液位开关时，液位开关断开，联锁控制的低限液位指示灯点亮，表明锅炉内液位很低或无液位。提示禁止对锅炉加热。往锅炉内注水等到当锅炉内水位达到或超过低限液位开关时，液位开关闭合，联锁控制的低限液位指示灯灭，可以开始对锅炉加热。当锅炉内水位超过高限液位开关时，液位开关闭合，联锁控制的高限液位指示灯点亮，表明锅炉内液位很高或超过高位限制，应及时把锅炉内液体排出一部分。 3、支路分析 现场系统包含两个支路。支路1有1#水泵，换热器，锅炉，还可以直接注水到三个水箱以及锅炉。支路2有2#水泵，压力变送器，电动调节阀，三个水箱，还有一路流入换热器进行冷却。 (1)支路1分析 支路1包括左边水泵，1#流量计，电磁阀等组成，可以到达任何一个容器，锅炉以及换热器。水泵可以使用变频器控制流量，电磁阀可能没有。 由于支路1可以与锅炉形成循环水，可以做温度控制实验。为了保证加热均匀，应该使用动态水，本系统设计了一个水循环回路来达到此目的。即打开JV304、
东南大学自动化学院 实验报告 课程名称：过程控制 第二次实验 实验名称：被控过程的建模实验 院（系）：自动化专业：自动化 姓名：学号： 同组人员：实验时间：2017 年 5 月13 日评定成绩：审阅教师：一
一、实验目的 1、了解液位，流量，压力和温度系统的组成结构； 2、掌握用阶跃响应法来实验辨识控制系统的数学模型的特性参数 、0T、0K，并以此计算调节器的P、I T、D T参数； 3、熟练掌握实验法获取被控对象特性的设备操作方法。 二、实验内容 1、对象的配管操作 本实验的实验流程图如图2.1所示，按照实验流程图对实验装置进行配管操作。 图2.1 实验流程图 2、仪表的配线操作 本实验的仪表配线图如图2.2所示，对实验控制台上的2#、3#调节器的输入、输出、电源进行插棒连线（6根弱电，4根强电）。
图2.2 液位飞升实验仪表配线图 3、调节器参数的设置； 4、记录曲线，运用力控组态软件中的历史趋势曲线，曲线下方操作按钮的作用参看附录二。 三、实验步骤 1、了解被控过程的自衡和非自衡特性，操作前，将力控组态软件打开到运行系统，选择相应实验，打开到历史趋势曲线；
2、掌握单容过程和多容过程的典型传递函数；按照实验流程图配管，并完成仪表配线；建模连线图如下： 3、掌握飞升曲线的建模方法系统模型的认识； 为了实现对水箱的建模，应该在断开所有的控制器的情况下让水箱获得自然平衡点。利用P909手动控制电动阀的开度，保持出水阀的开度不变，手动调节进水阀的开度，使得液位逐渐达到平衡点。在液位到达第一个平衡点之后保持进水阀和出水阀的开度不变，通过P909手动增大电动阀的开度。（这里之所以实用电动阀来控制输入量是因为电动阀的是线性的，而进水阀是非线性的，从而电动阀的开度该变量是可以量化的）由于开度的增大，进水
过程控制工程 课程设计 课程设计名称：步进式加热炉系统控制 2013 年 12 月至2014 年 1 月 专业：测控技术与仪器 班级：仪 1041 学生姓名：袁恺 指导老师：聂建华
任务： 小组任务我负责的是炉温控制设计这方面的内容。在生产工艺中，炉温的控制分为三段、预热段、加热段和均热段，每段的作用不同，上下限温度也不同。工业上要求步进式加热炉预热段温度为750℃～1100℃；加热段的温度为1250℃～1300℃；均热段的温度为1150℃～1250℃。在炉温的控制方案中选择双交叉限幅控制控制方案。当系统中的炉膛温度降低时，被高选器选中，它直接改变空气流量控制器的给定值，命令空气量增加。然后由于空气增加，使其变送器输出增加，同时燃料增加。这一过程保证在增加燃料且前，先加大空气量，使燃烧完全。当系统中的炉膛温度升高时，温度控制器输出减少，因而它被低选器选中，作为燃料流量控制器的给定值而命令燃料降量。燃料量降低，经变送器的测量信号被高选器选中，作为空气流量控制器的给定值，命令空气降量。这样就实现了提量时先提空气量，后提燃料量，降量时先降燃料量，后降空气量的逻辑要求。在现实中，还需要考虑到的是燃烧过程的烟气含氧量控制，这是为了实现最优控制的比较好的选择。烟气的成分主要有氧气，一氧化碳，二氧化碳，和未燃烧烃（有时会有氮气，氮气主要是用来“清洗”锅炉，保证炉内在加热时杂志气体尽可能少）通过氧化锆等氧气测量仪器可分析氧气氧含量。根据燃烧反应方程式，可计算出使燃料完全燃烧时所需的氧量，从而可得所需的空气量称为理论空气量Qt，但是实际完全燃烧所需的空气量为Qp，要是超过理论计算的量，就要有一定的过剩空气，理论上应控制在8%~15%的过剩空气量最为优秀。
… 辽宁工业大学 过程控制系统课程设计（论文） ￥ 题目：精馏塔塔内压力控制系统设计 、 院（系）： 》 专业班级： 学号： 学生姓名： 指导教师：
起止时间：
课程设计（论文）任务及评语 院（系）：电气工程学院 教研室：测控技术与仪器 注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算 学 号 学生姓名 专业班级 设计题目 精馏塔塔内压力控制系统设计 课 程 设 计 （ 论 文 ） 任 务 设计任务 设计精馏塔塔内压力控制系统设计，精馏塔塔内压力的单位阶跃响应曲线实验数据如下： 设计要求 1、根据实验数据辨识对象的数学模型，设计一个无差控制系统，确定控制方案并绘制原理结构图、方框图； 2、 选择传感器、变送器、控制器、执行器，给出具体型号和参数； 3、确定控制器的控制规律以及控制器正反作用方式；对设计的控制系统进行仿真，整定运行参数。 4、若设计由数字控制系统实现应给出系统硬件电气连接图及程序流程图； 5、按规定的书写格式，撰写、打印设计说明书一份；设计说明书应在4000 字以上。 技术参数 测量范围：0-5大气压，控制压力：1±大气压 ，超调量小于等于25%； 工作计划 1、布置任务，查阅资料，理解掌握系统的控制要求。（2天 ） 2、确定系统的控制方案，绘制原理结构图、方框图。（1天 ） 3、选择传感器、变送器、控制器、执行器，给出具体型号和参数。（2天 ） 4、确定控制器的控制规律以及控制器正反作用方式（ 1天），调节阀的气开 气关形式以及流量特性选择。（ 1天） 5、上机实现系统的模拟运行或仿真、答辩。（2天 ） 6、撰写、打印设计说明书（1天 ） 指导教师评语及成绩 平时： 论文质量： 答辩： 指导教师签字： 总成绩： 年 月 日
一、设计目的与要求： 了解并掌握单回路控制系统的构成和控制原理。了解PID参数整定的基本方法,如Ziｅg ｌer-Nichｏlｓ整定方法、临界比例度法或衰减曲线法。学会用mａtlａb中的Simuliｎｋ仿真系统进行ＰIＤ参数整定。 二、设计正文: 在热工生产过程中，最简单、最基本且应用最广泛的就是单回路控制系统，其他各种复杂系统都是以单回路控制系统为基础发展起来的。 单回路控制系统的组成方框原理图如图１所示,它是由一个测量变送器、一个控制器和一个执行器（包括调节阀),连同被控对象组成的闭环负反馈控制系统。 图1、单回路控制系统组成原理方框图 控制器的参数整定可分为理论计算法和工程整定法。理论计算方法是基于一定的性能指标，结合组成系统各环节的动态特性,通过理论计算求得控制器的动态参数设定值。这种方法较为复杂繁琐，使用不方便,计算也不是很可靠,因此一般仅作为参考；而工程整定法,则是源于理论分析、结合实验、工程实际经验的一套工程上的方法，较为简单,易掌握,而且实用。常用的工程整定法有经验法、临界比例度法、衰减曲线法、响应曲线法等等,本设计中主要是应用Ziegler－Nichｏls整定方法来整定控制器的参数。 参数整定的基本要求如下所述： 1、通过整定选择合适的参数，首先要保证系统的稳定,这是最基本的要求。 2、在热工生产过程中，通常要求控制系统有一定的稳定裕度,即要求过程有一定的衰减比，一般要求4:1~１0：1。 3、在保证稳定的前提下，要求控制过程有一定的快速性和准确性。所谓准确性就是要求控制过程的动态偏差和稳态偏差尽量地小,而快速性就是要求控制时间尽可能地短。 总之，以稳定性、快速性、准确性去选择合适的参数。 目前工程上应用最广泛的控制是PID控制，这种控制原理简单,使用方便；适应性强；鲁棒性强，其控制品质对被控对象的变化不太敏感。 （1）比例控制（P控制)：G c(s)＝Kｐ=１/δ; （2）比例积分控制(PＩ控制）:G c(s）=Kｐ（1＋１/TＩs）=１/δ（１+1/T I s）； （3）比例积分微分控制(PＩD控制):Gｃ(s）＝K p(1+1／T I s+T D s）。 Zｉｅｇleｒ－Nichols法是一种基于频域设计ＰID控制器的方法，根据给定对象的瞬态响应来确定PIＤ控制器的参数。如果单位阶跃响应曲线看起来是一条S形的曲线，则可用如下传递函数近似：