单回路控制系统设计

鲁棒控制设计报告

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目 目

1 绪论 ......................................................................................................... 2

1.1控制系统设计背景 ........................................................................ 2

1.2本文主要工作分配 ........................................................................ 3

2 一级倒立摆模型建立 ............................................................................. 4

2.1一级倒立摆的工作原理 ................................................................ 4

2.2一级倒立摆的数学模型 ................................................................ 4

3 H∞鲁棒控制器设计 ................................................................................ 6

3.1基于Riccati方程的H∞控制 ........................................................ 7

成绩：

《过程控制工程》

课程设计报告

题目：脱丙烷塔控制系统设计

学 院： 计算机与电子信息学院

班 级： 电气08-3

姓 名：

学 号：

指导教师：

起止日期：2012年01月04日～2012年01月12日 摘要

I 摘要

脱丙烷塔的主要任务是利用混合液中各组分挥发度的不同分离丙烷和丁二烯组分，并达到规定的纯度要求。塔顶轻组分主要是丙烷，塔低重组分主要是丁二烯。其中丙烷占 10，丁二烯占 89，其它杂质占 1。

为了满足脱丙烷塔的自动控制的质量指标、物料指标、能量平衡及约束条件等要求。设计包括提馏段的温度与蒸汽流量的串级控制；塔顶鸭梨为被控变量，气态丙烯与去尾气管线组成分层控制；进料流量的简单均匀控制；回流罐的液位与回流管的回流量组成串级均匀控制；回流量的定制控制；以及进料、回流、塔顶、塔釜的温度检测，塔压检测，回流量的流量检测等。

关键字：串级控制，被控变量，分层控制，均匀控制，定值控制，检测。目录

III 目 录

第一章 主要故意流程和环境特征概论………………………………4

第二章 控制原理分析…………………………………………………5

1、提馏段的温度与蒸汽流量组成串级控制……………………5

2、分程控制………………………………………………………7

3、单回路均匀控制回路…………………………………………7

4、液位报警系统…………………………………………………8

5、温度检测系统…………………………………………………8

第三章 节流装置的设计计算…………………………………………10

摘 要

可编程序控制器(PLC)是一种新型的通用的自动控制装置,它将传统的继电器控制技术、计算机技术和通讯技术融为一体,其拥有功能强大、编程简单、使用方便以及体积小、重量轻、功耗低等一系列优点。

本文采用日本三菱公司生产的FX2N型PLC作为核心控制器进行五路抢答器系统的设计，设计了系统结构图、程序指令、梯形图以及输入输出端子的分配方案，在保留了原始抢答器的基本功能的同时又增加一系列的实用功能并简化其电路结构，其将以其控制方便，灵活，只要改变输入PLC的控制程序，便可改变竞赛抢答器的抢答方案，从而使得竞赛不断完善其公平、公正性。

在实时检测和自动控制的PLC应用系统中，PLC往往是作为一个核心部件来使用。本设计正是以PLC为核心，该系统可以实现多人抢答和违例报警的自动显示。由于PLC具有可靠性、易操作性、灵活性等优点，故传统答题相比，大大提高了效率和可靠性，有很强的实用价值。

关键词：PLC;竞赛抢答器

目 录

1 引言............................................. 错误!未定义书签。

1.1 设计目的 ................................................... 1

1.2 设计意义 ................................................... 1

1.3 设计内容及要求 ............................................. 1

2 PLC控制系统硬件设计 ............................................. 3

2.1 系统硬件配置及组成原理 ..................................... 3

2.2 系统输入输出点分析 ......................................... 4

调

单回路控制系统原理

一、 过程控制的特点

与其它自动控制系统相比，过程控制的主要特点是：

1、系统由工业上系列生产的过程检测控制仪表组成。一个简单的

过程控制系统是由控制对象和过程检测控制仪表（包括测量元件，

变送器、调节器和调节阀）两部分组成。

如图 1：液位控制系统

H

Q1

Q2

f（t）

x（t） e（t）节 p （ t调） 节 被控 q （ t ）

y（t）

z（t）

测量变

：调节器的静态放大系数

：调节阀的静态放大系数

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K0：被控对象的静态放大系数

：变送器的静态放大系数

2、被控对象的设备是已知的，对象的型式很多，它们的动态特性

是未知的或者是不十分清楚的，但一般具有惯性大，滞后大，而且

多数具有非线性特性。

3、控制方案的多样性。有单变量控制系统、多变量控制系统；有

线性系统、有非线性系统、；有模拟量控制系统、有数字量控制系

统，等等。这是其它自动控制系统所不能比拟的。

4、控制过程属慢过程，多半属参量控制。即需对表征生产过程的

温度、流量、压力、液位、成分、等进行控制。

5、在过程控制系统中，其给定值是恒定的（定值控制） 或是已知

时间的函数（程序控制）。控制的主要目的是在于如何减少或消除

外界扰动对被控量的影响。

工业生产要实现生产过程自动化，首先必须熟悉生产过程，掌

握对象特点；同时要熟悉过程参数的主要测量方法，了解仪表性能、

特点，根据生产工艺要求和反馈控制理论的分析方法，合理正确地

构建过程控制系统；并且通过改变调节仪表的特性参数，使系统运

行在最佳状态。

过程控制系统的品质是由组成系统的对象和过程检测仪表各环

节的特性和系统的结构所决定的。

二、 单回路控制系统原理

如图 1 所示单回路控制系统由对象、测量变送器、调节器、调

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节阀等环节组成。由于系统结构简单，投资少，易于调整、投运，