自控设计方案教程文件
自控课设完全版
分数：华南理工大学广州学院课程设计报告题目：自动控制原理课程设计课程：自动控制原理课程设计专业：班级：姓名：学号：电信学院自动控制原理课程设计指导老师评价表第一部分任务书《自动控制原理》课程设计任务书一、课题名称自动控制原理课程设计二、课程设计目的课程设计是课程教学中的一项重要内容，是达到教学目标的重要环节，是综合性较强的理论、实践教学环节，它对帮助学生全面牢固地消化、巩固、掌握课堂教学内容、开拓思维、培养专业素养、指导学生的实践和动手环节、提高学生全面素质具有很重要的意义。
自动控制原理课程设计目的：1）利用电阻、电容、电感建立一阶、二阶、三阶数学模型。
2）掌握自动控制原理的时域分析法，根轨迹法，频域分析法，以及各种补偿（校正）装置的作用及设计，能够利用不同的分析法对给定系统进行性能分析，能根据不同的系统性能指标要求进行合理的系统设计，并调试满足系统的指标。
3) 学会使用MA TLAB语言及Simulink动态仿真工具进行系统仿真与调试。
三、课程设计任务和要求1、理论分析：用MA TLAB进行系统时域、频域分析，报告要有相应程序和响应曲线、结论。
1）、时域分析：分析系统在典型输入信号（单位阶跃信号、单位斜坡信号、脉冲信号、正弦信号）作用下，系统输出响应；画出未校正系统的根轨迹图，分析闭环系统是否稳定。
用MATLAB软件进行系统时域分析，报告中要有程序和响应曲线。
（参考教材第三章第七节基于MATLAB的控制系统时域分析）2）频域分析：画出未校正开环系统的Bode图，分析系统是否稳定3）、根据设计系统的串联校正装置，使系统达到规定的性能指标根据给定的性能指标选择合适的校正方式G C(s)对原系统进行校正（必须有校正过程计算过程），使其满足工作要求。
串联校正利用MATLAB对校正后系统的性能进行分析，与未校正前系统进行比较分析。
2、实物制作和调试利用面包板、电阻R、电容C、电感L建立一阶、二阶、三阶数学模型，面包板是由于板子上有很多小插孔，专为电子电路的无焊接实验设计制造的。
自控课设_精品文档
目录1.课程设计基本内容 (2)1.1控制系统分析与设计内容 (1)1.2课程设计目的 (2)1.3校正后系统的参数验证 (3)2.设计环境或器材、原理与说明 (2)3．设计过程（步骤）、程序代码 (2)3.1 构建系统的整体Simulink模型 (2)3.2计算校正环节增益系数 (2)3.3绘制校正前开环bode图 (3)3.4求得闭环传递函数进行相关计算 (4)3.4.1计算校正前闭环函数 (4)3.4.2绘制校正前闭环阶跃响应和相关参数 (4)3.5计算校正函数 (6)3.6校正装置的Bode图 (7)3.7确定校正后的结构图 (7)3.8绘制校正后的Bode图进行参数计算 (8)3.8.1编写校正主要程序及子程序 (8)3.8.2运行所得相关参数 (10)3.8.3校正前后各图像对比 (10)3.8.4校正结果分析 (11)4.设计总结 (12)5.参考文献 (13)1.课程设计基本内容本次课程设计主要是对已知单位负反馈系统被控对象的传递函数为G0（s）=400/s(s2+30s=200),进行串联校正设计，要求校正后速度误差常数=10；Wn=13.5rad/s;阻尼比为0.5。
图一系统的Simulink模型1.1控制系统分析与设计内容1）构建系统的整体Simulink模型。
计算校正环节增益系数Kc。
计算该系统的闭环传递函数。
2）判断系统的稳定性：在时域，用阶跃响应测试原系统的稳定性；在频域，分别用至少2种以上的方法，如根轨迹方法、BODE图法、奈奎斯特法，判断系统的稳定性。
3）设计设计校正器：若系统不稳定，进行超前校正器的设计,要求校正后速度误差常数=10；Wn=13.5rad/s;阻尼比为0.5。
1.2课程设计目的1、熟悉MATLAB语言环境和编程方法及SIMULINK仿真软件。
2、熟悉MATLAB在经典控制系统分析中常用命令，进行控制系统地分析。
3、应用SIMULINK对控制系统建立其方块图并进行动态仿真。
自动控制原理(经典部分)课程教案
学习好资料欢迎下载山东科技大学《自动控制原理》（经典部分）课程教案授课时间：2007－2008学年第1学期适用专业、班级：自动化2005－1、2、3班**人：***编写时间：2007年7月)())()m n s z s p --221)(1)21)(1)i j s s T s T s ζττζ++++++ 极点形成系统的模态，授课学时：2学时章节名称第二章第三节控制系统的结构图与信号流图（1）备注教学目的和要求1、会绘制结构图。
2、会由结构图等效变换求传递函数。
重点难点重点：结构图的绘制；由结构图等效变换求传递函数。
难点：复杂结构图的等效变换。
教学方法教学手段1、教学方法：课堂讲授法为主；用精讲多练的方法突出重点，用分析举例的方法突破难点。
2、教学手段：以传统的口述、粉笔加黑板的手段为主。
教学进程设计（含教学内容、教学设计、时间分配等）一、引入（约3min）从“用数学图形描述系统的优点”引入新课。
二、教学进程设计（一）结构图的组成（约7min）1、信号线：表示信号的传递方向。
2、方框：表示输入和输出的运算关系，即C(S)=R(S)*G(S)。
3、比较点：表示两个以上信号进行代数运算。
4、引出点：一个信号引出两个或以上分支。
（二）结构图的绘制（约40min）绘制：列写微分方程组，并列写拉氏变换后的子方程；绘制各子方程的结构图，然后根据变量关系将各子结构图依次连接起来，得到系统的结构图。
例题讲解。
（二）结构图的简化（约46min）任何复杂的系统结构图，各方框之间的基本连接方式只有串联、并联和反馈连接三种。
方框结构图的简化是通过移动引出点、比较点、交换比较点，进行方框运算后，将串联、并联和反馈连接的方框合并，求出系统传递函数。
1、串联的简化：12()()()G s G s G s=2、并联的简化：12()()()G s G s G s=±3、反馈连接方框的简化：11()()1()()G ssG s H sΦ=4、比较点的移动：移动前后保持信号的等效性。
自动控制原理课程设计
自动控制原理课程设计一、设计任务书题 目:同时提高机器人转动关节的稳定性和操作性能，始终是一个具有挑战性的问题。
提高增益可以满足对稳定性的要求，但随之而来的是无法接受过大的超调量。
用于转动控制的电-液压系统的框图如下，其中，手臂转动的传动函数为)150/6400/(100)(2++=s s s G s试设计一个合适的校正网络，使系统的速度误差系数20=v K ，阶跃响应的超调量小于%10。
二、设计过程（一）人工设计过程解：根据初始条件，调整开环传递函数：G(s)=)1506400(1002++s s s要求kv=20，σp≤10%未加补偿时的开环放大系数K=100/s ，校正后K =kv=20/s,因此需要一个k1=51的比例环节，增加此环节后的幅值穿越频率变为20rad/s.计算相位裕度： 由20lg100-20lg80=60lgωc =3210080⨯=86.2rad/sγ0=180-+-18090arctan 16.172.1=-34<0因此系统不稳定先计算相位裕度，判断不稳定由bode 图知系统低频段已满足要求。
待补偿系统在希望的幅值穿越频率ωc附近的中频段的开环对数幅频特性的斜率是-20Db/dec,但该频段20lgG>0Db.因此考虑用滞后补偿。
技术指标为σp=10%，利用教材上的经验公式已无法达到要求。
在另一本教材（《自动控制原理》（第2版）），吴麒主编，清华大学出版社，有另一经验公式σp=γ2000-20利用此公式，得相位裕度γ>67% 技术指标对幅值穿越没有要求。
技术指标对幅值穿越频率ωc没有要求。
20lg G中ω<20时斜率为-20dB/dec ，拟将这部分作为中频段，取ωc=16rad/s在0dB 线上取ωc=16的点B过B 作-20dB/dec 直线至ω=80rad/s 处点C 。
延长CF 至点D ，点D 的角频率就是滞后补偿网络的转折频率ω1。
自控系统设计方案资料
目录1 一段磨矿分级环节闭环控制 (2)2 旋流器控制 (8)3 一段球磨磨矿浓度控制 (11)4 一段磨矿分级闭环系统检测与控制功能 (16)1 一段磨矿分级环节闭环控制一段磨矿分级环节是整个磨选工艺流程的入口，其控制效果的好坏直接影响后续工序的作业指标甚至最终产品的质量。
由于我国选矿行业在综合配矿方面大都没有较好的措施，所以造成入磨矿石性质变化频繁，这样就给磨矿分级环节的自动控制带来很大难度，况且影响这一环节的因素特别多（磨机衬板状况、钢球充填率、旋流器分级效率等），所以这一环节成了一种时变的非线性的复杂系统。
对于这种复杂系统，工程技术人员提出了各种各样的控制模型，其中最常用的就是音频或磨机功率单因素检测、阶梯值给矿这一简单的控制方法。
当然这种方法对于单一性质的矿石确实很有效果，但矿石性质变化时，由于它考虑的因素比较少，很容易造成失控。
例如当矿石变得难磨时，必然会导致分级设备的循环负荷增大，而在一定的时间内单纯使用电耳或磨机功率就不能正确反映出矿石性质的这种变化，这时系统不做任何调整就很容易造成磨机“涨肚”或磨机与分级设备之间的恶性循环，导致台时下降、分级设备溢流粒度不稳定，从而导致后续工序失衡。
经过一段时间的探讨和磨矿分级现场控制经验的积累，我们摸索到了一种适合这一环节的有效的控制方法：模糊控制。
模糊控制近年来，将模糊集理论用于自动控制而形成的模糊控制理论得到了迅速的发展。
其原因在于对于那些时变的非线性的复杂系统，在无法获得精确数学模型时，利用智能的模糊控制器能给出有效的控制。
事实上，有很多过程具有大量的以定性的形式表示的极重要的先验信息，以及仅仅是用语言描述规定的性能指标，同时又要求过程的操作人员是系统的基本组成部分（如依据人的感官或直觉）等，所有这些都是一种不精确性，应用经典控制理论很难对其实施控制，但这类系统由人来控制却往往容易做到，这是因为操作人员的控制方法是建立在直观的和经验的基础上，他凭借实践积累的经验，采取适当的对策完成控制任务。
自动控制课程设计15页
自动控制课程设计15页一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握自动控制的基本理论、方法和应用，培养学生分析和解决自动控制问题的能力。
具体目标如下：1.知识目标：（1）掌握自动控制的基本概念、原理和特点；（2）熟悉常见自动控制系统的结构和特点；（3）了解自动控制技术在工程应用中的重要性。
2.技能目标：（1）能够运用自动控制理论分析实际问题；（2）具备设计和调试简单自动控制系统的能力；（3）掌握自动控制技术的实验方法和技能。
3.情感态度价值观目标：（1）培养学生的创新意识和团队合作精神；（2）增强学生对自动控制技术的兴趣和热情；（3）培养学生关注社会发展和科技进步的意识。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.自动控制基本理论：包括自动控制的概念、原理、特点和分类；2.控制系统分析：涉及线性系统的时域分析、频域分析以及复数域分析；3.控制器设计：包括PID控制、模糊控制、自适应控制等方法；4.常用自动控制系统：如温度控制、速度控制、位置控制等系统的原理和应用；5.自动控制系统实验：包括实验原理、实验设备、实验方法和数据分析。
三、教学方法为了达到本课程的教学目标，将采用以下教学方法：1.讲授法：用于传授基本理论和概念，使学生掌握基础知识；2.讨论法：通过分组讨论，培养学生分析问题和解决问题的能力；3.案例分析法：分析实际工程案例，使学生了解自动控制技术的应用；4.实验法：动手进行实验，培养学生实际操作能力和实验技能。
四、教学资源为了支持本课程的教学内容和教学方法，将准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的教材，如《自动控制原理》等；2.参考书：提供相关领域的经典著作和论文，供学生深入研究；3.多媒体资料：制作课件、视频等，辅助讲解和展示；4.实验设备：准备自动控制实验装置，供学生进行实验操作。
五、教学评估为了全面、客观地评估学生的学习成果，将采用以下评估方式：1.平时表现：包括课堂参与度、提问回答、小组讨论等，占总成绩的20%；2.作业：布置适量作业，检查学生对知识点的理解和应用能力，占总成绩的30%；3.考试：包括期中和期末考试，主要测试学生对课程知识的掌握程度，占总成绩的50%。
楼宇自控系统设计方案-简易教案资料
楼宇自控系统设计方案一、楼宇自控系统及工程概述1、楼宇自控系统概述在科技腾飞的新世纪，新兴建筑规模不断扩大，各种楼宇设备的配置容量也随之不断提高。
如何合理利用如此繁多的设备，确保其安全运行，维持建筑物对环境的需求，又能节省能源，节省人力，方便快捷地管理和决策自然成为业主最关心的问题！新一代的楼宇设备自控系统应运而生，并以其控制精确、操作快捷、扩展方便、高效节能且便于综合管理等特点，成为行业中的新宠。
楼宇自动管理系统（简称BAS）采用先进的计算机控制技术，并且含有丰富的管理软件和节能程序，它能对所有机电设备进行有条不紊的综合协调、科学管理和维护保养工作，因此采用楼宇自动化管理系统是节约能源、节省维护管理工作量和运行费用的极有效方法。
以下就几个方面进行阐述：1.1使用先进的计算机技术BA系统充分运用计算机自动化功能，使数百台机电设备操作管理只需1-2人即可完成，减少了设备运行管理人员，不但降低了人员的费用支出，同时也大大减轻了管理人员的劳动强度。
1.2对机电设备进行实时监控BA系统对所有机电设备进行实时监控，设备如有故障发生，BA系统不但能及时报警，并能明确发现故障的时间和地点，使设备能及时得到维护，由此可充分保证室内环境的要求，同时避免由设备故障引起的其他意外事故所造成的损失。
1.3延长机电设备使用寿命BA系统具有从时间上均匀运行设备的程序，能使设备的平均使用寿命得以延长。
1.4节约能源BA系统具有设备最佳启/停控制，台数启停控制及节能程序，比传统控制方式（如人工控制）大量节省能源，据专家测算节能效果可达20%-30%。
1.5突出建筑物的现代化形象BA系统具有能量分析、运行管理等功能，并可随时打印制表，能为管理部门和决策部门提供详细的设备运行资料。
目前BA系统已达到相当先进的水平，不但能提高设备运行管理水平，而且可作为特征标志之一，突出建筑物的现代化形象，起到良好的效果。
2、系统概述某某综合楼包含有办公楼及库房、地下室等区域，整体建筑采用冬季送热，夏季送冷的中央空调系统，空调水系统采用两管制系统，各部分的具体空调形式为：风机盘管加新风的水—空气空调系统；楼宇自控系统受控内容包括冷水机组（无图纸，暂未考虑）、换热站（无图纸，暂未考虑）、空调机、新风机、送排风机、给排水、变配电、照明等八个部分组成。
空调自控系统设计方案(江森自控)
空调自控系统设计方案(江森自控)HVAC暖通空调自控系统技术方案设计书一、总体设计方案重庆博腾精细化工楼宇自控系统项目要求较高的智能化程度。
该项目包含大量的暖通空调机电设备，需要将它们有机地结合起来，实现集中监测和控制，提高设备无故障时间，为投资者带来明显的经济效益。
此外，需要使这些设备经济地运行，既能节能，又能满足工作要求，并在运行中尽快地体现效益。
最重要的是，需要将现代化的计算机技术应用于管理中，提高综合物业管理水平和效率。
该项目的暖通空调楼宇自动化控制系统的监测和控制主要包括冷站系统和空调机组系统。
本设计方案的主体思想是根据招标文件和设计图纸为准。
1.1 冷站系统1）控制设备内容根据项目标书要求，暖通自控系统将会对以下冷站系统设备进行监控：冷却水塔（2台）：启停控制、运行状态、故障报警、手/自动状态。
冷却水泵（2台）：启停控制、运行状态、故障报警、手/自动状态、水流开关状态。
冷却水供回水管路。
冷水机组（2台）：供水温度、回水温度、启停控制、运行状态、故障报警、手/自动状态。
冷冻水泵（2台）：启停控制、运行状态、故障报警、手/自动状态、水流开关状态。
冷冻水供回水管路。
分集水器。
膨胀水箱：供水温度、回水温度、回水流量。
分水器压力、集水器压力、压差旁通阀调节。
高、低液位检测。
有关系统的详细点位情况可参照所附的系统监控点表。
2）控制说明本自控系统针对冷站主要监控功能如下：冷负荷需求计算：根据冷冻水供、回水温度和回水流量测量值，自动计算建筑空调实际所需冷负荷量。
机组台数控制：根据建筑所需冷负荷自动调整冷水机组运行台数，达到最佳节能目的。
机组联锁控制：独立空调区域负荷计算根据Q=C*M*(T1-T2)，其中T1为分回水管温度，T2为分供水总管温度，M为分回水管回水流量。
当负荷大于一台机组的15%时，第二台机组开始运行。
冷却水温度控制。
水泵保护控制。
机组定时启停控制。
机组运行状态监测。
以上是冷站系统的控制说明。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
8 自控设计
8. 1 设计范围
本设计包括污水处理、污泥处理、超滤处理、消毒处理及附属设施需要检测和控制应提供的仪表和有关的辅助装置等。
8.2 设计标准和规定
过程检测和控制流程图用图形符号和文字代号
自动化仪表选型规定，其中包括温度、压力、流量、物位、过程分析仪表选型等。
8.3 自动化水平
遵循“集中管理，分散控制”的基本原则,本工程生产过程自动化采用目前在国内外水处理过程中，成功运行的I PC+PLC(可编程序控制器)的集散控制系统(PLC)。
在中央控制室可对厂内各工况进行实时监控，并有信号报警和联锁等设施以保证装置的正常运行。
从安全生产的角度考虑，设立三级控制层:现场手动、现场监控和远程监控。
所谓现场手动是指通过现场控制箱手动控制设备的开启和关闭，现场监控是指由现场PLC执行控制设备的任务，而远程监控是指由中控室通过网络对远端设备进行监控。
全厂设中央控制室，下设预处理控制站（1#控制站）、污泥处理控制站（2#控制站）、紫外线消毒控制站（3#控制站）、1#超滤控制站（4#控制站）、2#超滤控制站（5#控制站）。
为实现污水处理的微机化管理，采用光纤以太网建立污水处理厂内部网络，为具有先进水平的现代化污水处理厂建立一个生产控制和办公管理的信息交换处理平台，实现污水处理回用的经济、安全、可靠运行。
8.4 自控系统
1.预处理部分（1#现场控制站）
对工艺专业要求检测的温度、流量、液位、PH、DO、曝气风量等参数进行监测和控制；对潜水泵、格栅机、鼓风机等工艺设备的运行状态、故障状态进行监测和控制。
通过自控网络将信号送至中央控制室计算机操作站完成指示、记录、报表和报警打印等监控管理功能。
主要包括单体为：格栅井、调节池、PH调节池、接触氧化池、二沉池、中间水池等单体。
2.污泥处理部分（2#现场控制站）
污泥处理控制站（2#现场控制站），对工艺专业要求检测流量、液位等工艺参数进行监测和控制，对污泥脱水机、冲洗泵等动设备的运行状态、故障状态进行监测和控制。
通过网络将信号送中央控制室计算机操作站完成指示、记录、报表和报警打印等监控管理功能。
该站为成套设备，随工艺设备配套供货
3.紫外线消毒部分（3#现场控制站）
对工艺专业要求检测液位等工艺参数进行监测和控制，对紫外线消毒等设备的运行状态、故障状态进行监测和控制。
通过网络将信号送中央控制室计算机操作站完成指示、记录、报表和报警打印等监控管理功能。
该站为成套设备，随工艺设备配套供货。
4.超滤处理（4#现场控制站）
该系统为成套设备，自带控制系统，可实现全自动过滤、反冲洗控制等，对工艺要求的流量、压力等进行控制。
5#处理控制站控制过程同4#控制站。
8.5 自控网络
为了实现污水处理的生产管理，采用光纤以太环网建立污水厂的自控网络。
8.6 自控系统及仪表选型
按技术先进、适用可靠的原则选型。
PLC系统和在线分析仪表、超声波式仪表采用国外性价比高的产品。
（1）计算机操作站选用酷睿系列微机（19＂TFT，配带键盘、鼠标），并配置打印机，打印报警信息或报表。
（2）PLC系统采用功能齐全、可靠性高、环境适应能力强的模块化的分布式控制系统，扩展性强，并配置有串行数据通信接口模块和可编程序终端。
基于Windows操作系统的PLC组态软件集成了自动化控制应用所需求的各种功能，且具有用户友好的人机界面。
（3）通信网络采用采用工业光纤以太网，保证数据高速稳定地传输，且具有高度的灵活性、开放性，便于扩展。
2.仪表
（1）压力仪表：采用压力变送器。
（2）流量仪表：空气管道内的气体流量采用热式质量流量计，
管道内的液体流量采用电磁流量计。
（3）液位仪表：采用超声波液位计。
（4）分析仪表: 本工程采用了溶氧（DO）仪、PH/T计等。
8.7 中央控制室
中央控制室设有计算机操作站、打印机等设备。
在中央控制室可对PLC系统进行系统组态管理、系统监测、实时监测、显示、处理、控制各PLC子站的状态、通信、数据和信息，完成报警和报表打印。
操作站作为中控室操作站人-机对话的重要工具，具有流程图显示、报警显示、趋势图显示等功能。
在中央控制室操作站通过键盘、鼠标和显示
画面，可对现场PLC子站的过程变量设定值进行设定和开/停现场设备。
主要动设备的开/停和故障状态都可在投影屏幕上清晰地被观察到，同时在屏幕上可显示全厂工艺流程，便于操作人员实时监视全厂的生产工况。
8.8 系统供电
中央控制室和现场监控站的交流电源由变电所和相应的配电室提供，仪表电源由相应的现场控制站提供，为保证在供电发生意外时，系统能有足够的反应时间进行应急处理，设计上中央控制室和现场控制站均设有在线式UPS不间断电源。
8.9 防雷、过电压保护及接地
为保证自控仪表系统免受电力网中因雷击、电源电缆故障、大功率电子负载开关以及其它电子供电设备引发的浪涌和过电压的干扰及侵害，设计上在电源进线均设有浪涌保护器将电源电压限制在UPS的正常承受范围内。
4-20mA模拟信号端口及现场仪表电源端口均配置有过电压保护器和信号隔离器。
设自控专业独立的信号接地，信号接地电阻小于1Ω，与电气专业共用保护接地。
主要自控设备一览表。