(完整版)双闭环比值控制系统---毕业课程设计

一、设计题目涡轮流量计双闭环流量比值控制系统设计二、设计任务该设计可在A3000-FS 实验台上完成。

图１中1#管流量Q1为主变量，2#管流量Q2为从变量，可设计串级调节器控制FV101满足系统要求。

表１ 连接端配置 测量或控制量 测量或控制量标号1＃涡轮流量计 FT101 2＃涡轮流量计 FT102 电动调节阀FV101 ……以上连接图和仪表仅为本控制系统中的设计提供思路，并不完整，其它部分还需根据自己的设计思路添加。

三、功能要求1) 有组态界面，可观察控制效果，用户操作方便。

2) 可手动输入数据，比如主动量设置、流量比值设置等。

3) 工艺参数在线曲线，可观察控制系统的运行效果。

4) 可在线修改工艺参数。

5)对扰动有较好的抑制能力。

四、控制原理FT 1022#调节阀FV101FT 101比值器调节器Q 2Q 11#图１ 比值控制原理示意图单回路控制系统解决了工艺生产过程自动化中大量的参数定值问题。

但是，随着现代工业生产的迅速发展，工艺操作条件的要求更加严格，对安全运行和经济性及对控制质量的要求也更高。

但回路控制系统往往不能满足生产工艺的要求，在这样的情况下，双闭环串级控制系统就应运而生。

双闭串级控制系统是改善控制质量的有效方法之一，在过程控制中得到广泛地应用，串级控制系统是指不止采用一个控制器，而是将两个或几个控制器相串级，是将一个控制器的输入作为下一个控制器设定值的控制系统。

双闭环串级控制系统，就其主回路来看是一个定值控制系统，而副回路则是一个随动系统，主调节器的输出能按照负荷和操作条件的变化而变化，从而不断改变副调节器的给定值，使副回路调节器的给定值适应负荷并随操作条件而变化，即具有一定的自适应能力。

正确合理地设计一个串级控制系统是要其能充分发挥如上所述系统的各种特点。

在系统设计时应包括主、副回路的设计，主、副调节器控制规律的选择及正、反作用方式的确定。

五、系统规划及详细设计1.控制方案根据设计要求，系统采用单闭环比值控制。

基于双闭环PID控制的一阶倒立摆控制系统设计(完整资料）(可以直接使用，可编辑优秀版资料，欢迎下载）自动控制原理课程设计说明书基于双闭环PID控制的一阶倒立摆控制系统设计姓名:学号：学院：专业：指导教师：2018年 1月目录1 任务概述 (4)1.1设计概述 (4)1。

2 要完成的设计任务: (4)2系统建模 (5)2。

1 对象模型 (5)2。

2 模型建立及封装 (5)3仿真验证 (10)3。

1 实验设计 (10)3。

2 建立M文件编制绘图子程序 (10)4 双闭环PID控制器设计 (13)4.1内环控制器的设计 (14)4。

2外环控制器的设计 (14)5 仿真实验 (16)5.1简化模型 (16)5。

2 仿真实验 (18)6 检验系统的鲁棒性 (19)6．1 编写程序求系统性能指标 (19)6.2 改变参数验证控制系统的鲁棒性 (20)7 结论 (21)附录 (22)1任务概述1.1设计概述如图1 所示的“一阶倒立摆控制系统”中，通过检测小车位置与摆杆的摆动角，来适当控制驱动电动机拖动力的大小,控制器由一台工业控制计算机(IPC)完成.图1一阶倒立摆控制系统这是一个借助于“SIMULINK封装技术—-子系统”，在模型验证的基础上,采用双闭环PID控制方案，实现倒立摆位置伺服控制的数字仿真实验.1.2 要完成的设计任务:（1）通过理论分析建立对象模型（实际模型)，并在原点进行线性化，得到线性化模型；将实际模型和线性化模型作为子系统，并进行封装，将倒立摆的振子质量m和倒摆长度L作为子系统的参数,可以由用户根据需要输入；(2）设计实验，进行模型验证；(3)一阶倒立摆系统为“自不稳定的非最小相位系统”。

将系统小车位置作为“外环”，而将摆杆摆角作为“内环"，设计内化与外环的PID控制器; (4)在单位阶跃输入下，进行SIMULINK仿真；(5）编写绘图程序,绘制阶跃响应曲线，并编程求解系统性能指标:最大超调量、调节时间、上升时间；(6)检验系统的鲁棒性：将对象的特性做如下变化后，同样在单位阶跃输入下，检验所设计控制系统的鲁棒性能，列表比较系统的性能指标（最大超调量、调节时间、上升时间）。

自动控制原理课程设计说明书基于双闭环PID控制的一阶倒立摆控制系统设计姓名：学号：学院：专业：指导教师：2018年 1月目录1 任务概述 (3)1.1设计概述 (3)1.2 要完成的设计任务： (4)2系统建模 (4)2.1 对象模型 (4)2.2 模型建立及封装 (5)3仿真验证 (9)3.1 实验设计 (9)3.2 建立M文件编制绘图子程序 (9)4 双闭环PID控制器设计 (12)4.1内环控制器的设计 (13)4.2外环控制器的设计 (13)5 仿真实验 (15)5.1简化模型 (15)5.2 仿真实验 (17)6 检验系统的鲁棒性 (18)6．1 编写程序求系统性能指标 (18)6.2 改变参数验证控制系统的鲁棒性 (19)7 结论 (22)附录 (22)1 任务概述1.1设计概述如图1 所示的“一阶倒立摆控制系统”中，通过检测小车位置与摆杆的摆动角，来适当控制驱动电动机拖动力的大小，控制器由一台工业控制计算机(IPC)完成。

图1 一阶倒立摆控制系统这是一个借助于“SIMULINK封装技术——子系统”，在模型验证的基础上，采用双闭环PID控制方案，实现倒立摆位置伺服控制的数字仿真实验。

1.2 要完成的设计任务：(1)通过理论分析建立对象模型（实际模型），并在原点进行线性化，得到线性化模型；将实际模型和线性化模型作为子系统，并进行封装，将倒立摆的振子质量m和倒摆长度L作为子系统的参数，可以由用户根据需要输入；(2)设计实验，进行模型验证；(3)一阶倒立摆系统为“自不稳定的非最小相位系统”。

将系统小车位置作为“外环”，而将摆杆摆角作为“内环”，设计内化与外环的PID控制器；(4)在单位阶跃输入下，进行SIMULINK仿真;(5)编写绘图程序，绘制阶跃响应曲线，并编程求解系统性能指标：最大超调量、调节时间、上升时间；(6)检验系统的鲁棒性：将对象的特性做如下变化后，同样在单位阶跃输入下，检验所设计控制系统的鲁棒性能，列表比较系统的性能指标（最大超调量、调节时间、上升时间）。

双闭环调速系统课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解双闭环调速系统的基本原理和组成部分；2. 学生能掌握双闭环调速系统中速度环和电流环的工作原理及其相互关系；3. 学生能了解双闭环调速系统在工业生产中的应用。

技能目标：1. 学生能运用所学知识，分析并设计简单的双闭环调速系统；2. 学生能通过实际操作，完成双闭环调速系统的调试和优化；3. 学生能运用相关软件或工具，对双闭环调速系统进行仿真和分析。

情感态度价值观目标：1. 学生对双闭环调速系统产生兴趣，培养主动学习和探究的精神；2. 学生认识到双闭环调速系统在工程技术领域的重要性，增强对相关职业的认同感；3. 学生在团队协作中，培养沟通、合作和解决问题的能力。

课程性质：本课程为电气工程及其自动化专业核心课程，旨在使学生掌握双闭环调速系统的基本原理和设计方法。

学生特点：学生具备一定的电路基础和自动控制理论，具有较强的动手能力和探究精神。

教学要求：结合理论教学和实践操作，注重培养学生的实际应用能力和创新意识。

通过分解课程目标为具体学习成果，使学生在掌握知识的同时，提高技能和情感态度价值观。

后续教学设计和评估将以此为基础，确保课程目标的实现。

二、教学内容1. 双闭环调速系统基本原理- 介绍双闭环调速系统的定义、分类及其在工业生产中的应用；- 分析双闭环调速系统的结构及工作原理。

2. 速度环和电流环的工作原理- 详细讲解速度环和电流环的组成、功能及相互关系；- 分析速度环和电流环的参数整定方法及其对系统性能的影响。

3. 双闭环调速系统设计- 介绍双闭环调速系统的设计步骤和方法；- 结合实际案例，分析并设计双闭环调速系统。

4. 双闭环调速系统的调试与优化- 讲解双闭环调速系统调试的原理和方法；- 介绍优化双闭环调速系统性能的途径。

5. 双闭环调速系统的仿真与分析- 介绍常用仿真软件及其在双闭环调速系统中的应用；- 结合实际案例，进行双闭环调速系统的仿真分析。

PLC控制技术实训评分表课程名称：PLC控制技术实训设计题目：单容液位变频器PID单回路控制,比值控制系统班级：学号：：指导老师：年月日常熟理工学院电气与自动化工程学院《PLC控制技术实训》报告题目：单容液位变频器PID单回路控制比值控制系统设计姓名：李良、何龙太莫勇、高虎学号：160112109、160112106160112113、160112104 班级：自动化121指导教师：刘叔军起止日期：2015.6.29~7.12摘要本课题针对液位控制系统系统作初步设计和基本研究，该系统能对水箱液位信号进行采集，以PLC为下位机，以工控组态软件组态王设计上位机监控画面，实现PID对水箱液位的控制。

针对比值控制系统进行模拟复杂控制系统设计、分析和测试研究，该系统通过涡轮流量计、电磁流量计进行信号采集，以工控组态软件组态王上位机监控P 画面并对PID参数调节，实现对比值系统的控制。

关键词：PLC PID控制液位控制比值控制组态王流量目录1、引言..................................................... 错误!未定义书签。

1.1主要内容............................................................... 错误!未定义书签。

1.2任务要求 .............................................................. 错误!未定义书签。

2、设计方案 ............................................. 错误!未定义书签。

2.1设计原理 .............................................................. 错误!未定义书签。

2.2设计方案论证 ....................................................... 错误!未定义书签。

皖西学院课程设计任务书系别：机电学院专业：10电气课程设计题目：双闭环串级交流调速控制系统设计学生姓名：张诚学号：********** 起迄日期: 6月17日~ 6 月28日课程设计地点:电机与拖动控制实验室****:***下达任务书日期: 6 月17日摘要本设计介绍了交流调速系统的基本概况及其研究意义，同时提出了本设计所要研究解决的问题，接着对系统各部分所需元器件进行比较选择并进行总体设计，最后采用工程设计方法对双闭环交流调速系统进行辅助设计，进行参数计算和近似校验。

在调节器选择方面，本设计选择的PI调节器，使得线路大为简化，且性能优良、调试方便、运行可靠、成本降低。

触发电路则采用一种新型高性能集成移相触发器（MC787）设计的触发电路，它克服了分立元件缺点，抗干扰性优良，具有输入阻抗高、移相范围宽、装调简便、使用可靠、只需一片MC787就可以完成三相相移功能，使用效果较好。

目录1 绪论 (3)1.1研究交流调速系统的意义 (3)1.2本设计所做的主要工作 (3)2 交流调速系统 (3)2.1交流电机常用的调速方案及其性能比较 (3)2.2三相交流调压调速的工作原理 (4)2.3双闭环控制的交流调速系统 (5)2.3.1转速电流双闭环调速系统的组成 (6)2.3.2 稳态结构图和静特性 (6)3 电路参数计算 (9)3.1系统主电路的参数计算 .............................. .93.2根据系统方块图进行动态计算 (9)3.3调节器的设计参数计算 .......................... . (11)3.3.1 电流调节器的参数计算.......................... .123.3.2 转速调节器的参数计算.......................... .144 控制系统硬件电路设计............................. .164.1调节器的选择和调整 (16)4.2触发电路的设计 (16)4.3串级调速系统设计 (18)4. 4双闭环系统设计 ........................ (19)5 仿真........................................ .. (21)6设计体会 (22)1 绪论1.1 研究交流调速系统的意义随着电力电子器件，大规模集成电路和计算机控制技术的迅速发展，以及现代控制理论向交流电气传动领域的渗透，为交流调速系统的开发研究进一步创造了有利的条件。

运动控制课程设计双闭环系统的最佳工程设计目录1. 课程设计任务书 (1)1.1系统性能指标 (1)1.2设计内容 (1)1.3应完成的技术文件 (1)2．课程设计设计说明书 (2)2.1综述 (2)2.2整流电路 (2)2.3触发电路的选择和同步 (3)2.4双闭环控制电路的工作原理 (4)3. 设计计算书 (6)3.1整流装置的计算 (6)3.1.1变压器副方电压 (6)3.1.2变压器和晶闸管的容量 (6)3.1.3平波电抗器的电感量 (7)3.1.4晶闸管保护电路 (8)3.2 控制电路的计算 (9)3.2.1已知参数 (9)3.2.3预选参数 (10)3.2.5最佳典型II型速度环的计算 (12)3.3系统性能指标的分析计算 (13)3.3.1静态指标的计算 (13)3.3.2动态跟随指标的计算 (14)3.3.3动态抗扰动指标的计算 (14)参考资料 (16)4.附图和附表 (17)4.1动态结构图和相应的动态结构参数图 (17)4.2典Ⅰ典Ⅱ的开环对数幅频特性图 (17)4.3系统参数表 (18)4.4元件明细表 (22)4.5系统原理图 (23)1. 课程设计任务书1.1系统性能指标1)条速范围D>102)静差率s<5%3)电流超调量<5%4)空载起动到额定转速的超调量<10%，调整时间<1s5)当负载变化20%的额定值，电网波动10%额定值时，最大动态速降<10%,动态恢复时间<0.3s1.2设计内容1)设计系统原理图2)计算调节器参数及其它参数3)编写课程设计说明书1.3应完成的技术文件1)设计说明书2)设计计算书3)系统原理图4)电气元件明细表2．课程设计设计说明书2.1综述随着现代工业的发展，在调速领域中，双闭环控制的理念已经得到了越来越广泛的认同与应用。

相对于单闭环系统中不能随心所欲地控制电流和转矩的动态过程的弱点。

双闭环控制则很好的弥补了他的这一缺陷。

双闭环系统课程设计1 双闭环系统的设计1.1 设计内容第一，双闭环直流电动机控制系统设计。

分析系统工作原理，进行系统总体设计。

分析设计出控制系统框图，控制系统动态结构图，控制系统稳态结构图，双闭环直流电动机控制系统原理图设计。

根据系统框图和任务分解结果，进行典型环节和模块电路的设计。

设计转速电流环电路，触发电路驱动控制电路的选型设计（模拟触发电路、集成触发电路、数字触发器电路均可），控制主电路元部件的确定及其参数计算（包括有变压器、电力电子器件、平波电抗器与保护电路等），检测及给定电路。

第二，控制系统各单元参数测试和计算。

测出各环节的放大倍数及时间常数，在确定调速范围D=１０时比较开环、单环和双环时的动态响应。

第三，PID控制算法的确定。

以仿真结果或实验结果为根本依据，结合理论，确定合理的PID 控制策略和控制参数。

第五，MATLAB仿真验证。

利用MATLAB下的SIMULINK软件进行系统仿真，同时将结果在示波器上显示出来，以验证设计的正确性。

第六，设计要求：为某生产机械设计一个调速范围宽、起制动性能好（可选做）的直流双闭环系统。

已知系统中直流电动机主要数据如下：(1)一台直流电机，直流电机额定数据：PN=60KW，UN=220V，IN=308A，nN=1000r/min，电枢回路总电阻R=0.18Ω。

电磁时间常数Tl＝0.012ｓ，机电时间常数Tm＝0.12ｓ，电动机系数Ce＝0.196V·min/r。

(2)主要技术指标：调速范围0~1000r/min，电流过载倍数λ=1.1，系统静特性良好，无静差。

(3)动态性能指标：空载起动到额定转速超调量δn＜10%，电流超调量δi＜5%，动态速降Δn≤10%，调速系统的过渡过程时间（调节时间）ts≤1s。

1.2 系统主电路设计直流调速系统常用的直流电源有三种：旋转变流机组；静止式可控整流器；直流斩波器或脉宽调制变换器。

机组供电的直流调速系统在20世纪60年代以前曾广泛地使用着，但该系统需要旋转变流机组，至少包含两台与调速电动机容量相当的旋转电机还图1-1V—M系统原理图要仪态励磁发电机，因此设备多，体积大，费用高，效率低。