过控课设3：双闭环比值控制系统
三级液位仿真系统双闭环比值控制系统实验报告
三级液位仿真系统双闭环比值控制系统实验报告实验目的：研究三级液位仿真系统的双闭环比值控制系统的控制性能。
实验原理：三级液位仿真系统由三个互相连接的水罐组成，每个水罐包含一个水泵和一个液位传感器。
具体地说，第一个水罐是输入罐，第二个水罐是中间罐，第三个水罐是输出罐。
输入罐和中间罐之间通过一个水泵连接，中间罐和输出罐之间通过另一个水泵连接。
每个水罐的液位传感器用于测量液位。
控制目标是使输出罐的液位与输入罐的液位的比值保持特定的设定值。
为了实现这个目标，可以采用双闭环控制策略。
外环控制器根据输出罐的液位误差来调整中间罐的液位设定值，内环控制器根据中间罐的液位误差来调整输出罐的液位设定值。
这样，中间罐的液位将根据外环控制器的输出、输出罐的液位将根据内环控制器的输出来调节。
实验步骤：1. 搭建三级液位仿真系统并连接控制器。
2. 设定输入罐的液位设定值，进行稳定步变响应实验，记录输出罐的液位波动情况。
3. 分析实验结果，评估控制性能。
4. 重复步骤2和步骤3，分别设定不同的输入罐的液位设定值，比较不同设定值下的控制性能。
实验结果：根据实验步骤进行实验后，记录并分析实验结果，得出如下结论：1. 在稳定步变响应实验中，输出罐的液位波动较小，表明双闭环比值控制系统具有较好的控制性能。
2. 随着输入罐的液位设定值的增加，输出罐的液位波动增加，说明双闭环比值控制系统对于高液位设定值下的控制性能稍有不足。
实验结论：通过这个实验，我们得出了三级液位仿真系统双闭环比值控制系统的控制性能。
实验结果表明，双闭环比值控制系统能够实现较好的液位控制性能，但在高液位设定值下稍有不足。
这个实验为进一步研究和改进液位控制系统提供了参考依据。
过控课程设计(涡轮流量计双闭环流量比值控制系统设计)
二○一○～二○一一学年第一学期信息科学与工程学院课程设计报告书课程名称：过程控制与集散系统课程设计班级：学号：姓名：指导教师：陈琳二○一○年十一月一、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。
过控简答题总结
1、什么是过程控制系统？典型过程控制系统由哪几部分组成？过程控制系统：一般指工业生产过程中自动控制系统的变量是温度、压力、流量、液位、成分等这样一些变量的系统。
组成：过程控制系统=检测和控制仪表+被控过程2、过程控制的主要任务是什么？过程控制有哪些特点？任务：对生产过程中的重要参数（温度、压力、流量、物位、成分、湿度等）进行控制，使其保持恒定或按一定规律变化。
特点：1.控制对象复杂、控制要求多样2．控制方案丰富3．控制对象大多属于慢过程4．大多数工艺要求定值控制5．大多使用标准化的检测、控制仪表及装置。
3、过程控制系统的分类？按设定值的形式分类：1）定值控制系统——设定值恒定不变。
2）随动控制系统——设定值随时可能变化。
3）程序控制系统——设定值按预定的时间程序变化。
按系统的结构特点分类：1）反馈控制系统（闭环控制系统）2）前馈控制系统（开环控制系统）3）复合控制系统4、什么是被控对象的静态特性？什么是被控对象的动态特性？二者之间有什么关系？稳态—把被控变量不随时间变化的平衡状态称为系统的稳态（静态）。
静态特性—静态时系统各环节的输入输出关系。
动态—把被控变量随时间变化的不平衡状态称为系统的动态。
动态特性—在动态过程中系统各环节的输入输出变化关系。
静态特性和动态特性都是反映被控参数与控制变量之间的关系，不同点是一个处于静态一个处于动态过程，而这两种过程又是控制系统正常运行中的两种不同状态，只有综合两种性能指标才能反映出一个系统的特性与品质。
5、为什么常选用阶跃信号进行系统分析？阶跃信号的输入突然，对被控变量的影响也最大。
如果一个控制系统能够有效地克服这种干扰，那么对其它比较缓和的干扰也能很好地克服。
阶跃信号的形式简单，容易实现，便于分析、实验和计算。
故更多使用阶跃信号。
6、什么是控制器的控制规律？控制器有哪些基本控制规律？控制规律是指控制器的输出信号与输入偏差信号之间的关系。
基本控制规律有：位式控制、P调节、PI调节、PD调节、PID调节。
三级液位仿真系统双闭环比值控制系统实验报告
三级液位仿真系统双闭环比值控制系统实验报告实验报告:三级液位仿真系统双闭环比值控制系统一、引言液位控制是工业自动化中的重要应用之一、液位控制系统的目标是使液位保持在设定值附近，并且在输入条件发生变化时能够快速恢复到稳定状态。
本实验针对三级液位仿真系统，设计了双闭环比值控制系统，旨在通过控制液位流量比值来实现液位的稳定控制。
二、实验原理在三级液位仿真系统中，通过给定流量值控制输入泵的流量，控制出口泵的速度以满足液位控制要求。
传感器采集液位信号并反馈给控制系统，经过控制计算得到输出调节量，控制输入泵和出口泵的流量值。
双闭环比值控制系统将比例控制器、积分控制器和比例-积分二次控制器结合起来，通过对输入泵和出口泵的流量进行控制，实现液位的稳定控制。
其中，比例控制器通过控制出口泵的速度来调节液位；积分控制器通过控制输入泵的流量来增加系统的稳定性。
比例-积分二次控制器结合了比例控制器和积分控制器的优点，既能快速响应输出，又能保持系统的稳态。
三、实验步骤1.连接实验系统：将液位传感器和流量传感器分别连接到控制系统进行信号采集。
2.设置参数：根据实际系统，设置合适的参数，包括液位传感器和流量传感器的量程、比例控制器和积分控制器的参数等。
3.运行系统：启动实验系统，并设置液位的设定值。
4.控制开关：根据实验要求，打开或关闭比例控制器、积分控制器和比例-积分二次控制器。
5.实验记录：记录实验系统的响应速度、稳态误差和稳定性等参数，并与理论预期进行对比分析。
四、实验结果通过实验控制系统成功实现了液位稳定控制。
实验结果表明，比例-积分二次控制器的控制效果最好，能够快速响应输出，且稳定性较好。
比例控制器的控制效果次之，响应速度较快，但稳定性较差。
积分控制器的控制效果最差，响应速度相对较慢。
五、实验总结本实验通过三级液位仿真系统的双闭环比值控制系统，成功实现了液位的稳定控制。
实验结果表明，比例-积分二次控制器是一种有效的控制方法，能够在保证系统响应速度的同时保持稳态。
运动控制课程设计三闭环控制系统详解
《控制系统设计》课程设计报告书题目：带电流变化率内环的三环直流调速系统设计与实践学院：信息工程学院专业：自动化学生姓名：陈臻誉学生学号： 2012550413组员姓名：张凯林完成时间： 2015年7月指导教师：李辉成绩评定：目录一、选题背景 (3)二、题目要求 (3)2.1设计目的 (4)2.2 设计内容 (4)2.3设计要求 (5)2.4电机拖动控制系统设计与仿真 (5)三、方案论证 (5)四、过程论述 (6)4.1电流调节器设计 (6)4.1.1确定时间常数 (6)4.1.2选择电流调节器结构 (7)4.1.3计算调节器电阻和电容 (8)4.2速度调节器设计 (8)4.2.1计算转速调节器参数 (8)4.2.2计算调节器电阻和电容 (9)4.2.3校核转速超调量 (9)五、结果分析 (10)5.1利用MATLAB 仿真软件系统建模及仿真实验及实验结果 (10)双闭环仿真实验 (10)5.1.2双闭环调速系统调节参数 (11)5.1.3双闭环系统仿真模型 (13)5.1.4仿真波形分析 (14)5.2三闭环仿真实验 (16)波形结果 (18)六、课程设计总结 (19)七、参考文献 (20)带电流变化率内环的三环直流调速系统设计与实践一、选题背景本课题为了实现转速和电流两种负反馈分别起作用，在V-M调速系统中设计两个调节器，分别引入转速负反馈和电流负反馈。
二者之间实行嵌套联接。
把转速调节器的输出当作电流调节器的输入，再用电流调节器的输出去控制电力电子变换器UPE。
从闭环结构上看，电流环在里面，称作内环；转速环在外边，称作外环，形成转速、电流双闭环调速系统。
采用PI调节的单个转速闭环直流调速系统可以在保证系统稳定的前提下实现转速无静差。
为了实现在允许条件下的最快起动，关键是要获得一段使电流保持为最大值I的恒流过程。
按照反馈控制规律，采用某个物理量的负反馈就可dm以保持该量基本不变，那么，采用电流负反馈应该能够得到近似的恒流过程。
双闭环机器人运动控制系统(课程设计)
双闭环机器人运动控制系统(课程设计)1. 引言本文档旨在设计一个双闭环机器人运动控制系统。
该系统基于双闭环反馈控制理论，在实现机器人精确控制的同时，提高系统的稳定性和鲁棒性。
2. 系统结构该双闭环机器人运动控制系统由三个主要部分组成：传感器子系统、控制器子系统和执行器子系统。
2.1 传感器子系统传感器子系统负责感知机器人当前的位置和速度。
常用的传感器包括编码器、陀螺仪和加速度计。
编码器用于测量关节位置，陀螺仪用于测量机器人的倾斜角度，加速度计用于测量机器人的线加速度。
2.2 控制器子系统控制器子系统根据传感器子系统的反馈信号，计算控制信号并发送给执行器子系统。
控制器常用的算法包括PID控制器和模型预测控制器。
PID控制器根据当前误差、误差积分和误差变化率计算控制信号，模型预测控制器基于机器人的动力学模型进行优化控制。
2.3 执行器子系统执行器子系统根据控制器子系统发送的控制信号，驱动机器人的运动。
常用的执行器包括电机和液压缸。
电机通过控制电流或电压实现位置和速度的控制，液压缸通过调节液压流量控制位置和速度。
3. 系统工作流程该双闭环机器人运动控制系统的工作流程如下：1. 传感器子系统感知机器人的位置和速度，将反馈信号发送给控制器子系统。
2. 控制器子系统根据传感器子系统的反馈信号计算控制信号，将控制信号发送给执行器子系统。
3. 执行器子系统根据控制器子系统的控制信号驱动机器人的运动。
4. 重复步骤1-3，实现机器人的精确控制。
4. 总结双闭环机器人运动控制系统是一种基于双闭环反馈控制理论的控制系统，可实现机器人的精确控制。
该系统由传感器子系统、控制器子系统和执行器子系统组成，通过传感器子系统感知机器人的位置和速度，控制器子系统计算控制信号并发送给执行器子系统，执行器子系统驱动机器人的运动。
通过该系统的设计和实现，可以提高机器人系统的稳定性和鲁棒性。
参考文献[1] 张三, 李四. (2010). 机器人运动控制理论与应用. 机械工业出版社.[2] 王五, 赵六. (2015). 机器人控制系统设计与应用. 电子工业出版社.。
双闭环比值控制系统
项目五 比值控制系统
5.1 概述
工业生产过程中，经常需要两种或两种以上的物 料按一定比例混合或进行反应。一旦比例失调，就会 影响生产的正常进行，影响产品质量，浪费原料，消 耗动力，造成环境污染，甚至造成生产事故。最常见 的是燃烧过程，燃料与空气要保持一定的比例关系， 才能满足生产和环保的要求；造纸过程中，浓纸浆与 水要以一定的比例混合，才能制造出合格的纸浆；许 多化学反应的多个进料要保持一定的比例。因此，凡 是用来实现两种或两种以上的物料量自动地保持一定 比例关系以达到某种控制目的的控制系统，称为比值 控制系统。
项目五 比值控制系统
1．采用信号范围为4～20 mA DC的DDZ-Ⅲ型仪表
当流量从0变至最大值Fmax时，变送器对应的输出为4～20 mA DC，则流量的任一中间值F所对应的输出电流为
I＝ F 16＋4
Fmax
故
F＝
I
16
4
Fmax
由式（5-3）可得工艺要求的流量比值为
K＝ F2 F1
＝ I2 I1
4 4
F2 max F1max
由此可折算成仪表的比值系数K '，为
（5-2） （5-3） （5-4）
K ' I 2 4 K F1max
I1 4
F2 m ax
（5-5）
项目五 比值控制系统
式中，F1max——主动量变送器的量程上限； F2max——副流量变送器的量程上限； I1——主流量的测量信号值； I2——副流量的测量信号值。 2．信号范围为0～10 mA DC的DDZ-Ⅱ型仪表
项目五 比值控制系统
比值控制系统
内容提要 生产过程中经常要求两种或两种以上的物料 以一定的比例混合以后参加化学反应，以保证反 应安全、充分并节约能量，由此提出了比值控制。 本章将重点讲述比值控制系统的常见结构类型、 比值系数的计算、比值控制系统方案的实施、实 施中的有关问题及比值控制系统的投运与整定的 步骤。
双闭环比值控制系统介绍
K Q2 Q1
双闭环比值控制系统框图工艺流程： 主ຫໍສະໝຸດ 数：原料油流量； 从参数：
催化剂流量；
PID控制器调试步骤：
1. 要求先整定主流量回路（原料油流量回路）的调节 器参数，待主回路系统稳定后，再整定从回路（催 化剂流量回路）中的调节器参数 ；
2. 对于主、从回路参数的整定实行先比例、后积分， 再微分的整定步骤；
实验内容：
1. 调节两个PID控制器参数，得到下主、从参数的衰 减比为4:1，并记录下调试过程中的参数和截图， 填写指导书中的表格；
2. 改变物料比例系数，观察流量比值的变化，并截图；
3. 加入扰动（包括主、从回路扰动），观察其克服干 扰过程，并截图；
4. 对截图曲线进行分析与说明；
5. 回答指导书中本实验后面的问题。
衰减比是衰减程度的指标，它是前后相邻两个峰值的比。习惯 表示为 n:1，一般 n 取为4～10之间为宜。
一、双闭环比值控制系统概况
实现两个或两个以上参数符合一定比例关系的控制 系统，称为比值控制系统。通常为流量比值控制系统。
几个概念 主物料、主动量（Q1 、主流量）
从物料、从动量（Q2 、副流量）
要求先整定主流量回路原料油流量回路的调节器参数待主回路系统稳定后再整定从回路催化剂流量回路中的调节器参数对于主从回路参数的整定实行先比例后积分再微分的整定步骤
双闭环比值控制系统 介绍
杨春曦
1.最大偏差或超调量 指在过渡过程中，被控变量偏离给定值的最大数值。在衰减
振荡过程中，最大偏差就是第一个波的峰值。 2. 衰减比
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《过程控制》
课程设计报告
题目：双闭环比值控制系统的分析与设计姓名：
学号：
专业：
年级：
指导教师：
目录
1 任务书-------------------------------------------------------- 1 1.1设计题目 --------------------------------------------------- 1 1.2设计任务 --------------------------------------------------- 1 1.3原始数据 --------------------------------------------------- 2
1.4设计内容 --------------------------------------------------- 2
2 研究背景 ------------------------------------------------------- 3
3 研究意义 ------------------------------------------------------- 4
4 研究内容 ------------------------------------------------------- 4
5 论文组织 -------------------------------------------------------- 5 5.1衰减曲线法整定主动量回路控制器参数 -------------------------- 5 5.2反应曲线法整定从动量回路控制器参数 -------------------------- 8 5.3双闭环比值控制系统仿真及性能测试 --------------------------- 11
5.4双闭环比值控制系统的抗干扰能力检验 ------------------------- 13
6 双闭环比值控制与串级控制的区别，以及各自的优缺点 --------------- 16 6.1双闭环比值控制与串级控制的区别 ----------------------------- 16 6.2双闭环比值控制的优、缺点 ----------------------------------- 17
6.3串级控制的优、缺点 ----------------------------------------- 17
7 总结 ---------------------------------------------------------- 17
8 参考文献 ------------------------------------------------------ 17 附录：双闭环比值控制最终整定结果(Simulink图) -------------------- 18
1 任务书
1.1设计题目
双闭环比值控制系统的分析与设计
1.2设计任务
在现代工业生产过程中，要求两种或多种物料流量成一定比例关系；一旦比例失调，会影响生产的正常进行，影响产品质量，浪费动力，造成环境污染，甚至产生生产事故。
如：燃烧过程中，往往要求燃料量与空气量需按一定比例混合后送入炉膛；制药生产中要求药物和注入剂按比例混合；造纸过程中为保证纸浆浓度，要求自动控制纸浆量和水量比例；水泥配料系统等等。
凡是两个或多个变量自动维持一定比值关系的过程控制系统，统称为比值控制系统。
主动量：起主导作用而又不可控的物料流量Q1；
从动量---跟随主动量而变化的物料流量Q2；
比例系数：k=12
Q Q
在生产过程中，根据工艺过程容许的负荷波动幅度、干扰因素的性质和产品质量的要求不同，实现对两种物料流量比值的控制方案也不同：开环比值控制系统、单闭环比值控制系统、双闭环比值控制系统、变比值控制系统。
双闭环比值控制系统是由一个定值控制的主动量控制回路和一个跟随主动量变化的从动量随动控制回路组成，其流程图和方框图分别如图1 和图 2所示。
通过主动量控制回路能克服主动量干扰，实现对主动量的定值控制；通过从动量控制
回路抑制作用于从动量回路的干扰，从而使主、从动量均比较稳定，能保持在一定的比值，使总物料量保持稳定。
双闭环比值控制系统常用于负荷变化或总的物料变化比较平稳的工业生产过程。
本次设计要求设计一个双闭环比值控制系统。