5 串级控制系统 [过程控制及其MATLAB实现(第2版)]
过程控制_第一章
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1.3
过程控制系统的组成
(5) 管理计算机(—上位机) ： 它通过数据通信总线和系 统中各智能单元，采集各种数据信息，并综合下达诸 如设定值(SPC)等各种高级命令。它可以进行集中管 理与最优控制，实现信息—控制—管理一体化。通常 管理计算机还有可能供用户进一步开发高级语言软件， 可完成有关工艺参数间复杂的运算和数据分析工作等。
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1.3
过程控制系统的组成
过程控制系统：通常是指工业生产过程中自动控制
系统的被控量是温度、压力、流量、成分、粘度、湿 度和pH值(酸碱度或氢离子浓度)等这样一些过程变量 的系统。 连续生产过程的特征是：生产过程中的各种流体，在 连续（或间歇）的流动过程中进行着物理化学反应、 物质能量的转换或传递。例如：发电厂锅炉过热蒸汽 温度控制系统；转炉供氧量控制系统；集散控制系统 (DCS)
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1.3
过程控制系统的组成
过热蒸汽温度控制系统控制框图
“过程”(又称对象)―被控制的装置或设备 y(t)―被控参数：过热蒸汽的温度 f(t)―扰动作用 q(t)―操纵变量（控制参数） μ(t)―称为控制作用 测量变送器―将y(t)成比例地转换为测量信号z(t) x(t)―给定值
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1.3 过程控制系统的组成
例1如室内温度的控制。图1为人工控制室温。假设在冬季，室 内加温是通过热水加热器，将送风加热后源源不断送往恒温室。 为保证恒温室温符合要求，操作人员要随时观察温度计的指示值， 并随时判断和决定如何操作阀门来保证恒温要求，然后进行操作。 送风
人的作用可分 为三步： 眼看 脑想 手动
4. 按被控制量的多少分类：
单变量控制系统 多变量控制系统
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1.4
液位串级控制系统研究与设计本科论文
液位串级控制系统研究与设计本科论文液位串级控制系统研究与设计在工业实际生产中，液位是过程控制系统的重要被控量，在石油﹑化工﹑环保﹑水处理﹑冶金等行业尤为重要。
在工业生产过程自动化中，常常需要对某些设备和容器的液位进行测量和控制。
本设计以过程控制实验室的TKJ-2型高级过程控制实验设备为平台，设计了基于IPC-PLC的分布式控制系统。
上位机采用MCGS组态软件，用STEP7软件进行编程，下位机采用西门子S7-200PLC。
首先确定了中下水箱液位串级控制系统和主管流量下水箱液位串级控制系统两种控制方案。
主要是看副控参数不同时其控制效果的变化，进行对比研究。
然后完成了系统硬件和软件设计，硬件主要是选型和原理图的绘制，软件是完成组态画面的绘制、动画连接和PLC 程序的编写。
接着对中水箱、下水箱、中下水箱、主管流量用阶跃响应曲线法进行了建模与辨识，根据响应曲线法中的PID整定公式进行了调节器参数的整定，完成了下水箱、中下水箱和主管流量单回路PID控制，最终本着先副后主的串级整定方法对中下水箱液位串级控制系统和主管流量下水箱液位串级控制系统的主调节器参数进行了整定，完成了算法对比研究。
通过系统调试得出了液位串级控制系统要比单回路控制效果好，表现在调节时间短，超调小，静差小等方面。
关键词：液位；PID整定；串级；响应曲线法Research and Design about Level Cascade Control SystemDesign DescriptionIn industrial production, the level of process control systems charged with the amount of particularly important in the petroleum, chemical, environmental protection, water treatment, metallurgy and other industries.Automation of industrial processes often need to measure and control the level of certain equipment and containers.This design process control laboratory TKJ-2 Advanced Process Control laboratory equipment as a platform to design a distributed control system based on IPC-PLC.Host computer uses MCGS configuration software,Programming with STEP7 software,The next machine with Siemens S7-200PLC.First determine the two control schemes of the flow of the lower tank level cascade control system and competent tank level cascade control system.Mainly to see the vice control parameters while the effect of changes, a comparative study.And then complete the system hardware and software design, hardware selection and schematic drawing, the software is complete the configuration screen drawing, animations connection and PLC program to write.n on the tank, under tank, under tank competent flow step response curve method for modeling and identification,Tuning the regulator parameters according to the response curve method of PID tuning formula, completed under the tank, the next tank and competent flow single-loop PID control,Ultimately the spirit of the first vice emperor Cascade tuning method of tuning cascade control system of tank level and in charge of traffic of the main regulator of the tank level cascade control system parameters, and complete algorithm for comparative study.Level cascade control system than the single-loop control results obtained through the system debugging, performance in the short adjustment time, small overshoot and static error, and other aspects.Key Words:Process control；PID tuning；cascade；the response curve method目录1绪论 (1)1.1研究背景 (1)1.2国内外研究现状 (2)1.2.1国外研究现状 (2)1.2.2国内研究现状 (3)1.3软件简介 (4)1.3.1 MCGS软件 (4)1.3.2 MATLAB软件 (5)1.4论文主要研究内容 (6)2系统控制方案设计 (8)2.1串级控制系统 (8)2.1.1串级系统的组成结构 (8)2.1.2串级系统设计 (8)2.2 PID控制原理 (10)2.3 PID整定 (11)2.3.1单回路PID整定方法 (11) 2.3.2串级系统PID整定方法 (13) 2.4方案设计 (14)2.4.1中下水箱液位串级 (14)2.4.2主管流量下水箱液位串级 (14) 3系统硬件设计 (16)3.1系统硬件选型 (16)3.2系统硬件原理图 (17)4系统软件设计 (18)4.1上位机组态设计 (18)4.1.1建立数据对象及通道 (18) 4.1.2组态画面设计 (19)4.2 PLC程序设计 (24)4.2.1 PLC的I/O口分配 (24)4.2.2中间变量 (24)4.2.3程序流程图 (25)5被控对象建模与辨识 (27)5.1阶跃响应曲线法建立模型 (27)5.2被控对象参数辨识 (27)5.2.1中水箱参数辨识 (27)5.2.2下水箱参数辨识 (29)5.2.3中下水箱参数辨识 (31)5.2.4主管流量参数辨识 (32)6系统调试 (34)6.1下水箱单回路 (34)6.2中下水箱单回路 (34)6.3中下水箱液位串级 (35)6.3.1中水箱单回路 (35)6.3.2中下水箱液位串级 (36)6.4下水箱液位主管流量串级 (38)6.4.1主管流量单回路 (38)6.4.2下水箱液位主管流量串级 (38)7总结 (42)致谢 (43)参考文献 (44)附录 (45)1绪论1.1研究背景随着工业生产的飞速发展，人们对控制系统的控制精度、响应速度、系统稳定性与适应能力的要求越来越高。
高级过程控制.doc
前言自动控制技术在工程和科学发展中起着极为重要的作用，其中，汽包锅炉给水及水位的调节已经完全采用自动的方式加以控制，在不需要操作人员干预的情况下，可以很好的完成生产过程中的给水及水位控制，大大提高了生产效率。
汽包锅炉给水控制系统的任务是使给水量适应锅炉蒸发量，并使汽包中水位保持在一定的范围内。
只有保证汽包水位的波动在允许范围内，才能实现机组安全经济运行。
因此，汽包水位是影响整个机组安全经济运行的重要因素，所以就要有一套较好的控制方案，来实现汽包水位的控制。
从传统的控制方式来看，它们要么系统结构简单成本低，却不能有效的控制锅炉汽包“虚假水位”现象，要么能够在一定程度上控制“虚假现象”，系统却过于复杂，成本投入过大。
目前工业控制急需一种系统简单，并且能够控制“虚假水位”，具有高性价比的控制系统。
汽包锅炉的给水调节系统有三种基本结构：单冲量调节系统结构、双冲量调节系统结构、串级三冲量调节系统结构。
低负荷阶段，由于疏水和锅炉排污等因素的影响，给水和蒸汽流量存在着严重的不平衡，而且流量太小时，测量误差大，故在低负荷阶段，很难采用三冲量调节方式，一般均采用单冲量调节方式。
负荷达到一定值以上时，疏水和排污阀逐渐关闭，汽、水趋于平衡，流量逐渐增大，测量误差逐渐减小，这时原则上可采用三冲量调节方式。
但由于单级三冲量调节系统要求蒸汽流量和给水流量信号在稳态时必须相等，否则汽包水位存在静态偏差，而且由于测量装置及变送器的误差等因素的影响，实际上现场这两个信号在稳态时，经常难以做到完全相等，而且单级三冲量调节系统一个调节器参数整定需兼顾的因素多。
因此单级三冲量事实上一般也难以采用。
串级三冲量调节方式，采用主、副两个调节器。
两调节器任务分工明确，整定相对容易，而且不要求稳态时给水流量信号与蒸汽流量信号完全相等，易于得到较好的调节品质，因此现场多采用此控制方式。
在串级控制系统中，参数的整定也是非常重要的，由于在系统中所设计的对象是确定的，所以只有对调节器进行整定，控制系统的参数整定有理论计算方法和工程整定方法，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征，通过理论计算求得调节器的动态参数设定值；而工程整定法，则是源于理论分析，结合实验、工程实际经验等一套工程上的方法，其具体方法将在本设计中体现。
基于MATLAB的串级调速系统的建模与仿真
交流电动机在１８ 年出现后 ，虽然结构简单 、可 ８５
靠 、造 价低 廉 ，但 调速 性能 （ 调速 范 围 、稳 定性 或静
绕线转子异步电动机转子回路串电阻一相的等效 电路如图 １ ） （ 所示 。 ａ 在转子回路中串人电阻Ｒ 的瞬间， 转速来不及变化 ，转差率 Ｓ 不变 ， 转子电动势 Ｅ 不 变（ 为转子开路电动势） ， 减小 ，转矩减小 ，使系
（ ｎｖ ｒｉ ｆ ｈ ｎ ｈ ｉｏ ｃｅ ｃ ｄＴ ｃ ｎ ｌｇ ， ｈ ｎ ｈｉ ０ ０ ３ Ｃ ｉａ Ｕ ｉｅｓ ｙｏ ａ ｇ ａ ｒ ｉ ｅ ｎ ｅｈ ｏｏ ｙＳ ａ ｇ ａ ２ ０ ９ ， ｈｎ ） ｔ Ｓ ｆ Ｓ ｎ ａ
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串级控制原理与实例分析
自动化学报AGTA AUTOMATICA SINICA1999年 第25卷 第2期 Vol.25 No.2 1999磁浮列车悬浮系统的串级控制1)李云钢 常文森摘 要 为了消除磁浮列车的轨道共振，必须设计鲁棒性较强的悬浮控制系统.将悬浮控制系统分解为电流环和悬浮子控制系统两个串行、解耦的子系统来考虑，并应用H∞控制理论设计了电流环控制器，用时域法设计了悬浮子系统的控制器，给出了所设计的控制器在一个单转向架磁浮列车上的悬浮试验结果.关键词 磁浮列车，串级，电流环，H∞控制.CASCADE CONTROL OF AN EMS MAGLEV VEHICLE'SLEVITATION CONTROL SYSTEMLI Yungang CHANG Wensen(Depart. of Automatic Control, Changsha Institute of Technology, Changsha 410073) Abstract To eliminate guideway resonance vibration in an EMS maglev vehicle system, a robust levitation controller should be designed. This paper divides a maglev control system into two serial-connected de-coupled sub-systems:current loop sub-system and levitation subsystem. H∞control theory is applied to the design of current loop controller while the time-domain method is applied to the design of the levitation controller. Testing results of the designed controllers for a whole size single bogie EMS maglev vehicle is given.Key words EMS maglev vehicle, cascade control, current loop, H∞ control.1 引言 常导吸力型磁浮列车的悬浮控制技术已相当成熟，特别是在结构上采用磁轮或模块等控制概念，十分巧妙地实现了多个电磁铁的悬浮控制之间的解耦，以致于由多个电磁铁共同悬浮的磁浮列车特性，主要取决于单个电磁铁(简称单铁)的控制特性.因此单铁控制系统的设计就变得十分关键了.如何使单铁控制系统有较满意的特性及较好的鲁棒性，至今仍是磁浮列车控制界比较关心的热点.特别是在我国这一工作还刚刚起步，这个问题的顺利解决将会十分有力地促进磁浮列车技术在我国的发展. 目前进行单铁的悬浮控制系统设计主要采用状态反馈法［1］.用这种方法，电磁铁的电流作为状态变量之一引入系统，和悬浮间隙以及电磁铁的加速度信号等一起起作用；因此，电流信号和其它信号之间会产生耦合，对电流的控制也不灵活、不方便.对电流信号的处理还有另一种方法，就是首先通过强电流反馈改善电磁铁的响应时间，然后采用频域法设计悬浮控制器；采用这种方法时，电流反馈的强度不易选择，较小时达不到应有的效果，较大时系统又会产生自激振荡.应用于磁浮列车，上述方法设计出来的悬浮控制器对参数的精度要求高，不便于优化，悬浮系统的稳定裕度小，磁浮列车和轨道之间容易出现共振. 针对单铁悬浮控制系统，提出串级设计的思想，将它分解为电流环和悬浮子系统两个子系统来考虑.电流环是悬浮子系统的执行环节，其设计要求是输出电流在一定的频率范围内尽快跟踪悬浮控制器的输出电压，从而保证在设计悬浮控制器时，电流环可以看作一个比例环节，这样，便于设计鲁棒性很强的悬浮控制器.本文采用H∞理论设计电流环控制器，采用经典控制理论的时域方法设计悬浮控制器，实现由8个电磁铁共同悬浮的全尺寸单转向架磁浮列车的悬浮，并对系统的性能进行测试.2 单铁悬浮模型及串级设计方案 设计悬浮系统时考虑图1所示的单铁悬浮模型.有关的符号如下：图1 单铁悬浮模型 μ0为真空中的磁导率；g为重力加速度；m为悬浮体质量；A为有效磁极面积；N 为电磁铁线圈匝数；R0为电磁铁线圈电阻；u为控制电压；I为电磁铁线圈中的电流；F m为电磁铁提供的电磁力；F d为干扰力；δ为电磁铁和轨道之间的间隙. 忽略导磁体的磁阻，可以得到悬浮电磁铁的电压-电流方程(1) 不考虑轨道的不规则性、轨道形变以及轨道的振动，则悬浮体的位移和悬浮间隙是一致的，根据牛顿第二定律，可得悬浮体的动力学方程为(2)其中电磁力与悬浮间隙以及电磁铁线圈中的电流的关系为(3) 通常情况下，可以将方程(1—3)或者它们线性化之后的结果作为模型，进行悬浮控制器的设计.本文提出的串级设计方案是：从方程(1)出发设计电流环控制器，使得控制之后的闭环系统在一定的频带内可以简化为(4)并从方程(2—4)出发，设计悬浮控制器.3 H∞电流环设计与分析 考察方程(1)，记则被控对象可以表示为P(s)都是变化的.假设R的变化范围为0.4—1.0Ω，L(t)的变化范围为0.1—0.5H，分析表明，对象P(s)可由如下的不确定性模型描述(5a,5b)(5c,5d) 选择图2所示的控制器C1(s),C2(s)，并选择性能权为(6)图2 电流环控制系统其中a是待定参数，T1的选择与悬浮系统的频带有关.悬浮系统的能耗当控制系统的频带时达到最小［2］，设计时取δ0=0.010m，可得ω0≈44.3.闭环电流环在此频带内应近似为比例环节，因此应取1/T1＞10ω0.本文取T1=0.001. 根据H∞控制器的设计算法可得，使问题可解的a的最大值为0.782，而当a=0.782时，可得模型匹配问题的容许解Q(s)以及相应的控制器为(7)(8a,8b)其中式(7)中的τ=∞，取τ足够大即可. 将所得到的控制器C1(s)和C2(s)作用于系统P(s)，并让R(t),L(t)取不同的值，可以得到闭环系统的频率特性如图3所示.从图3可以看出，R(t),L(t)在±20%的摄动范围内，电流环闭环系统的频带为1 000左右(角频率)；频带内的跟踪衰减小于3dB，并在一定的频率范围内具有较好的线性度.图3 电流环控制系统的频率特性注 0：标称对象R=R0,L=L01:R=0.8R0,L=0.8L0 2:R=0.8R0,L=1.2L03:R=1.2R0,L=0.8L0 4:R=1.2R0,L=1.2L04 悬浮控制器的设计和实验结果 根据式(3)可得，在额定悬浮点δ0稳定悬浮时的电流记Δδ=δ-δ0,ΔI=I-I0，Δu=u-u0.考虑到方程(4)，有(9) 将式(3)在(δ0，I0)处进行Taylor展开，取一次近似，得(10)其中， 将式(9)，(10)代入式(2)，并注意到得(11) 选取控制器为(12)那么闭环系统为(13) 根据式(13)可知，闭环系统的特征频率ωn和阻尼ξ满足(14a)(14b) 由式(14)可知，引进加速度反馈相当于减小了ωn，即压缩了系统的频带，从而可以提高系统的抗干扰能力.但加速度信号本身也会带来干扰，因此，K A不宜太大.本文取 本文的电磁铁参数为N=320, A=0.84×0.028m2；设计时，悬浮质量的取值介于空载和满载之间，取m=500kg.将参数代入式(14)，可得悬浮控制器为 本文采用4套悬浮控制器和电流环组成的串行控制系统，对由8个电磁铁支撑的全尺寸单转向架磁浮列车实施悬浮控制.实验表明，该转向架在空载3 500kg至满载6 500kg 的范围内，都能在静态条件下稳定悬浮以及在轨道上低速运行，克服了磁浮列车中极其容易出现的轨道共振现象.测试表明，静态稳定悬浮时，悬浮间隙的波动小于±0.01×10-3m.图4给出了实测的静态稳定悬浮条件下间隙信号的频谱.分析和测试表明，图4中的几个尖峰频率点分别是：1.8Hz是系统中积分器的特征频率；4.8Hz是悬浮系统的特征频率；17Hz是磁转向架中二次减震系统的固有频率；53Hz是电流环的特征频率.可见，电流环的特征频率和悬浮系统的特征频率相差10倍以上，达到了设计要求.图4 磁转向架静态悬浮条件下间隙信号的频谱5 结论 本文提出的磁浮列车悬浮控制系统的串行设计方案大大降低了悬浮控制系统的设计和调试难度.应用H∞控制理论设计的电流环，很好地补偿了电磁铁的电感引起的大延迟，使串行设计方案得以实现.实验结果表明，系统的稳定裕度大，鲁棒稳定性强.1)国家科技攻关计划资助项目作者简介：李云钢 29岁，博士.现为国防科技大学讲师.研究方向为磁悬浮列车控制理论. 常文森 64岁，现为国防科技大学教授、博士生导师.研究领域为磁悬浮列车控制理论及机器人技术.作者单位：长沙工学院自动控制系 长沙 410073参考文献1 Sinha P K. Electromagnetic suspension: dynamics and control. ,London, United Kingdom：Peter Peregrinus ltd.，1987, 53—572 Gottzein, Brock K H, Schneider E, Pfefferl J. Control aspects of a tracked magnetic levitation high speed test vehicle. Automatica 1977,13(3):205—223收稿日期 1996-10-11收修改稿日期 1998-01-09磁浮列车悬浮系统的串级控制作者：李云钢， 常文森， LI Yungang， CHANG Wensen作者单位：长沙工学院自动控制系,长沙,410073刊名：自动化学报英文刊名：ACTA AUTOMATICA SINICA年，卷(期)：1999,25(2)被引用次数：69次1.Sinha P K Electromagnetic suspension: dynamics and control 19872.Gottzein;Brock K H;Schneider E;Pfefferl J Control aspects of a tracked magnetic levitation high speed test vehicle[外文期刊] 1977(03)1.徐俊起.吴小东一种基于数字信号处理器和现场可编程门阵列的磁悬浮控制器[期刊论文]-电机与控制应用 2010(7)2.姜斌.李杰模糊控制在单磁铁悬浮系统中的运用[期刊论文]-兵工自动化 2008(7)3.刘恒坤.常文森磁悬浮列车的双环控制[期刊论文]-控制工程 2007(2)4.李云钢.柯朝雄.程虎磁浮列车悬浮控制器的电流环分析与优化设计[期刊论文]-国防科技大学学报 2006(1)5.佘龙华.邹东升.李剑锋基于TMS320F2812的磁浮列车控制器设计[期刊论文]-电力机车与城轨车辆 2005(5)6.刘涛.张卫东.顾诞英一类开环不稳定串级控制系统的解析设计[期刊论文]-控制与决策 2004(8)7.张耿.李杰低速磁浮列车竖曲线电磁力计算[期刊论文]-中国电机工程学报 2012(3)8.龙鑫林.佘龙华.翁干飞EMS和PEMS磁浮系统斩波器研究[期刊论文]-电力机车与城轨车辆 2011(1)9.郑永斌.李杰.刘德生EMS型磁浮列车模块的基于逆系统的解耦控制[期刊论文]-微计算机信息 2008(10)10.张志洲.李晓龙.龙志强基于状态观测器的磁悬浮列车传感器故障容错方法[期刊论文]-机车电传动 2008(4)11.苏学荣.何凌云.常文森磁悬浮系统的两种非线性自抗扰控制方法对比研究[期刊论文]-电力机车与城轨车辆 2008(1)12.朱付景.李杰不同方式获得的速度对悬浮系统的影响分析[期刊论文]-控制工程 2008(6)13.王洪坡.李杰.张锟速度时滞反馈控制下磁浮系统的稳定性与Hopf分岔[期刊论文]-自动化学报 2007(8)14.佘龙华.卢晓慧.施晓红基于变量梯度法的磁悬浮控制系统的状态稳定性[期刊论文]-控制理论与应用 2007(4)15.朱付景.李杰基于单电磁铁的悬浮系统自适应控制研究[期刊论文]-计算技术与自动化 2007(4)16.杨祚唐.陈慧星.李云钢电磁永磁混合悬浮的零功率控制[期刊论文]-兵工自动化 2007(3)17.时瑾.魏庆朝.招阳弹性轨道上二自由度磁浮车辆动力学仿真研究[期刊论文]-系统仿真学报 2007(3)18.梅竹.李杰.洪华杰磁悬浮控制系统动态特性研究[期刊论文]-计算机仿真 2007(8)19.佘龙华多极串联悬浮电磁铁的动态控制模型研究[期刊论文]-中国电机工程学报 2005(7)20.王广雄.袁欣.何朕不稳定对象的PID控制[期刊论文]-控制与决策 2002(5)21.龙鑫林.佘龙华.常文森电磁永磁混合型EMS磁悬浮非线性控制算法研究[期刊论文]-铁道学报 2011(9)22.龙鑫林.郝阿明.佘龙华基于TMS320F28335的磁浮列车数字控制器设计[期刊论文]-电力电子技术 2010(10)23.程虎.李云钢.常文森电磁型磁浮列车的依从控制方法分析与仿真[期刊论文]-系统仿真学报 2009(15)24.磁悬浮系统的加速度计反馈控制算法[期刊论文]-控制理论与应用 2009(9)25.郝阿明.佘龙华.常文森EMS型高速磁浮列车自适应导向控制器设计[期刊论文]-控制工程 2008(2)26.邹东升.佘龙华高速磁浮列车电磁铁安装结构的动力学建模与分析[期刊论文]-铁道学报 2008(4)27.刘德生.李杰.周丹峰EMS型磁悬浮列车模块悬浮系统的模型参考自适应控制[期刊论文]-微计算机信息 2006(25)28.何凌云.佘龙华.赵春霞磁浮列车悬浮系统的双环自抗扰控制[期刊论文]-兵工自动化 2006(11)29.赵春发.翟婉明常导电磁悬浮动态特性研究[期刊论文]-西南交通大学学报 2004(4)system[期刊论文]-中南大学学报（英文版） 2013(6)31.卢晓慧.施晓红.佘龙华基于MATLAB的磁悬浮系统奇异摄动参数计算[期刊论文]-计算机仿真 2006(4)32.施晓红.佘龙华单悬浮架多控制器耦合磁悬浮系统动态特性研究[期刊论文]-机车电传动 2006(1)33.李云钢.程虎.张晓.刘恒坤基于V型轨道的电磁悬浮列车的悬浮导向技术[期刊论文]-同济大学学报（自然科学版） 2012(11)34.程虎.张晓.李云钢.杜发喜电磁永磁混合悬浮系统的控制特性分析[期刊论文]-机车电传动 2010(2)35.左元华.陈复扬.齐瑞云磁悬浮列车轨道间隙控制系统的自适应控制[期刊论文]-盐城工学院学报（自然科学版） 2009(4)36.陈慧星.李云钢.常文森电磁-永磁混合磁悬浮系统的悬浮刚度研究[期刊论文]-中国电机工程学报 2008(27)37.施晓红.卢晓慧.佘龙华奇异摄动磁悬浮系统的串级PID控制稳定性研究[期刊论文]-动力学与控制学报 2007(3)38.朴明伟.梁世宽.薛世海.兆文忠高速磁浮列车主动悬浮与导向的2-DOF控制[期刊论文]-中国铁道科学 2006(4)39.孙秋明.李杰.王洪坡基于遗传算法的磁浮列车悬浮控制参数优化[期刊论文]-计算机仿真 2006(8)40.洪华杰.李杰.张锰EMS型磁浮列车系统滚动稳定性研究[期刊论文]-控制工程 2006(4)41.邓亚士.魏庆朝.时瑾高速磁浮桥上轨道梁振动特性初步研究[期刊论文]-振动工程学报 2008(3)42.张东升.梅雪松.郝晓红.姜歌东.陶涛一种磁悬浮系统的降阶方法[期刊论文]-系统仿真学报 2007(10)43.梅竹.李杰基于虚拟样机的磁悬浮列车悬浮系统建模及仿真[期刊论文]-机车电传动 2006(6)44.施晓红.佘龙华.常文森EMS磁浮列车车/轨耦合系统的分岔现象研究[期刊论文]-力学学报 2004(5)45.王海涛磁悬挂天平数字控制技术研究[学位论文]硕士 200446.欧阳文常导磁悬浮列车的悬浮驱动及其控制研究[学位论文]硕士 200247.施晓红.龙志强磁悬浮车轨耦合控制系统的非线性振动特性分析[期刊论文]-铁道学报 2009(4)48.刘德生.李杰.张锟双电磁铁悬浮系统的非线性解耦控制器设计[期刊论文]-自动化学报 2006(3)49.黄今辉.李晓龙.佘龙华高速磁浮列车搭接结构的相邻磁铁电流平衡算法[期刊论文]-铁道学报 2013(11)50.朱付景.李杰基于双位置环反馈的单电磁铁悬浮控制研究[期刊论文]-计算机仿真 2008(7)51.洪华杰.李杰磁浮系统模型中用弹簧阻尼器替代控制器的等效性分析[期刊论文]-国防科技大学学报 2005(4)52.孙秋明基于磁通反馈的悬浮控制研究[学位论文]硕士 200553.邹东升.佘龙华.张志洲.常文森容许间隙传感器温漂的磁浮系统控制律重构[期刊论文]-计算机仿真 2010(2)54.李云.龙志强磁悬浮系统网络化控制器的设计与实现[期刊论文]-系统仿真学报 2009(14)55.张鼎基于扩张状态观测器和非线性PID的数字式悬浮控制系统研究[学位论文]硕士 200556.李晓龙.张志洲.佘龙华.常文森基于卡尔曼滤波的磁浮列车悬浮控制算法研究[期刊论文]-系统仿真学报 2009(1)57.龙志强.李云.贺光磁浮列车悬浮控制系统电磁铁故障诊断技术研究[期刊论文]-控制与决策 2010(7)58.LI Jin-hui.LI Jie.Zhang Geng A practical robust nonlinear controller for maglev levitation system[期刊论文]-中南大学学报（英文版） 2013(11)59.谢卫民磁悬浮车辆—线路耦合动力学仿真模型研究[学位论文]硕士 200560.闫宇壮.李云钢.程虎电动电磁混合磁浮悬浮稳定性及技术特性分析[期刊论文]-中国电机工程学报 2007(6)61.卢晓慧基于自校正和全局渐近稳定的悬浮控制方法研究[学位论文]硕士 200562.刘挺面向线路设计的磁浮车-线耦合动力学研究[学位论文]硕士 200663.屠旭永磁浮列车悬浮系统建模及悬浮控制策略的研究[学位论文]硕士 200664.张翼基于DSP的磁浮列车悬浮控制器的研究[学位论文]硕士 200665.翟婉明.赵春发磁浮车辆/轨道系统动力学(Ⅰ)--磁/轨相互作用及稳定性[期刊论文]-机械工程学报 2005(7)66.程虎混合型EMS系统的低功耗悬浮控制技术研究[学位论文]硕士 200567.李剑锋常导高速磁浮列车搭接结构的悬浮控制技术研究[学位论文]硕士 200568.施晓红常导高速磁浮列车车轨耦合非线性动力学问题研究[学位论文]博士 200569.闫雪冬轮轨/磁浮动车组虚拟样机若干关键技术研究与应用[学位论文]博士 2005引用本文格式：李云钢.常文森.LI Yungang.CHANG Wensen磁浮列车悬浮系统的串级控制[期刊论文]-自动化学报 1999(2)。
实验4串级控制系统2014-外扰
液位单回路自动控制系统
特别说明：
对现用的实验软件进行了改进，因而也影响到以后的操 作，请特别注意。软件的改进带来了如下变化： （1）控制器一开始运行就处于手动状态，且MV的初值 已设为50%；PID参数已经设置，P=150,I=50, D=0; （2）并已置SP=PV，在手动状态时一直保持，SP不能修 改，这就为随时进行手动-自动无扰动切换做好准备。 （3）当系统稳定可随时投入自动，操作比较安全，稳 定，不易产生大的扰动，使今后的手自切换变得容易。 手动设置： 主控输出等于副控设定。 在自动状态可以随时修改设定值。 投运自动后可直接修改放置已整定好的PID参数。
液位-液位串级控制系统
思考问题 （4）一步整定法的依据是什么？ （5）试分析串级系统比单回路控制系统质量高的原因 （6）干扰落在上水箱或下水箱时，控制效果一样么， 为什么？
液位-液位串级控制系统
⑤串级控制系统克服干扰能力测试步骤
改变干扰的位置，记录两个位置的干扰作用下的控制 过渡过程曲线，并与单回路控制的同样情况的扰动过 程进行对比。 利用Matlab对串级控制系统的不同位置的扰动进行仿 真分析，并分析对比中水箱中闸板放下时串级系统的 控制质量有何不同，为什么？【自控同学必做】 思考问题 （1）若控制阀为气闭式，试分析液位与液位串级系 统中主、副控制器的正、反作用应如何选？ （2）如何才能保证串级控制系统的无扰动切换？ （3）串级系统投运整定前需要做好哪几项工作？
液位单回路自动控制系统
③在开启调节量的同时，也要开启并运行管路1流量， 使之稳定： 启动变频器：（1）接通变频器电源（2）开启变频器开 关（3）打开1#电磁阀；并检查手动阀开闭状态是否正 确，以确保水流能进入指定水箱。 在加干扰按钮，调整频器输入为100，让电机转动起来， 然后置于较低的数值上，例如20%（有的装置可能要放 在30~40%）； ④将串级系统无扰地投入自动，按先付后主的顺序。将 主、副控制器的参数，依次放置好。若设定值过低或过 高，可适当调整。
过程控制实验指导书讲解
过程控制实验指导书授课学时：16课时授课专业：自动化授课教师：姜倩倩目录过程控制实验项目一览表 ............................................................................................ - 1 - 实验一：一阶系统数学模型的建立 ............................................................................ - 2 - 实验二：PID控制器参数自整定............................................................................... - 4 - 实验三水箱液位PID控制........................................................................................ - 8 - 实验四水箱压力的PID调节控制 .......................................................................... - 14 - 实验五串级水位控制系统设计 ............................................................................ - 17 - 实验六前馈-反馈控制系统仿真实验 .................................................................... - 19 - 实验七单片机液位控制系统 .................................................................................. - 22 - 实验八单容液位PLC控制 ...................................................................................... - 25 -过程控制实验项目一览表实验参考书：GK-1型操作说明书.实验指导书实验一：一阶系统数学模型的建立一、实验目的1．熟悉利用计算法建立系统一阶惯性环节加纯迟延的近似数学模型的方法；2．学会利用MATLAB/Simulink对系统建模的方法。
基于Matlab的双闭环三相异步电动机的串级调速仿真
台南山学院烟台烟电机与拖动课程设计题目基于Matlab的双闭环三相异步电动机的串级调速仿真姓名：庞超所在学院：计算机与电气自动化学院所学专业：自动化班级：09自动化02班学号： 200902010210指导教师：刘丽丽完成时间： 2012-9-23任务书电机与拖动是自动化专业的一门重要专业基础课。
它主要是研究电机与电力拖动的基本原理，以及它与科学实验、生产实际之间的联系。
通过学习使学生掌握常用交、直流电机、变压器及控制电机的基本结构和工作原理；掌握电力拖动系统的运行性能、分析计算，电动机选择及实验方法等。
电机与拖动课程设计是理论教学之后的一个实践环节，通过完成一定的工程设计任务，学会运用本课程所学的基本理论解决工程技术问题，为学习后续有关课程打好必要的基础。
一、设计课题基于Matlab的异步电动机调压调速系统的仿真二、课程设计的基本要求1．使学生具有自主设计电路原理读图、查阅参考书籍和手册及资料文献的能力。
2．设计、计算、文件选取、画出设计电路图3．撰写严谨的、有理论根据的、实事求是的、文理通顺的字迹端正的电机与拖动课程设计报告。
三、电机与拖动课程设计时间1．设计电路原理读图、查阅参考书籍和手册及资料文献（1.5天）。
2．设计、计算、文件选取、画出设计电路图（1.5天）。
3．验收及校验（0.5天）4．完成课程设计报告（1.5天）四、课程设计报告要求课程设计报告要求字迹工整、文字通顺；其撰写内容包括：1．目录2．课程设计所用的基本知识3．参数计算、电路设计等。
4．总结5.参考文献摘要本文所讨论的是双闭环三相异步电动机的串级调速的基本原理与实现方法。
对于一般交流电动机的调速，我们都是从电动机的定子侧引入控制变量（改变定子供电电压、频率）来实现的，这对于转子处于短路状态的交流鼠笼型转子异步电动机是唯一途径。
但是，对于绕线式异步电动机来说，由于改变其转子绕组控制变量以实现调速，转子侧的控制变量有电流、电动势、电阻等。
电厂锅炉蒸汽温度串级控制系统设计
本科毕业设计论文题目电厂锅炉蒸汽温度串级控制系统设计专业名称学生姓名指导教师毕业时间毕业设计任务书一、题目电厂锅炉蒸汽温度串级控制系统设计二、指导思想和目的要求通过毕业设计使学生对所学自动化基本知识和专业理论加深理解，掌握工业生产过程控制系统设计和仿真的基本方法，培养独立开展设计工作的能力。
要求在毕业设计中：1.分析研究火力发电厂锅炉蒸汽温度控制要求，特点及控制系统设计方法，设计电厂锅炉蒸汽温度串级控制系统，达到要求的主要技术指标；2.开展控制系统方案论证，建立系统数学模型，进行温度控制系统分析；3.设计串级控制系统控制规律，进行参数整定；4.进行数学仿真，验证设计；5.撰写毕业设计论文。
三、主要技术指标1．350MW机组锅炉过热蒸汽温度保持在00C±；5505在减温水流量变化时，锅炉过热蒸汽温度控制系统能稳定运行，衰减系数9.0ϕ；=75~.02．过程动态性能指标为：1)温度波动最大偏差不超过04C；2)过渡过程时间不大于min2；3. 锅炉稳定运行时，过热蒸汽温度应在给定值的02C范围内四、进度和要求1.1-3周：收集查阅资料；2.4-6周：完成总体方案设计和建模；3.7-8周：完成系统分析和控制规律设计；4.9-11周：完成仿真验证及修改；5.12-13周：完成毕业设计论文.五、主要参考书及参考资料⑴金以慧等，《过程控制》，清华大学出版社，2000年；⑵张栾英，孙万云，《火电厂过程控制》，中国电力出版社，2004年；⑶于希宁，刘红军，《火电场自动控制理论》，中国电力出版社，2004年.学生指导教师系主任电厂锅炉温度串级控制系统设计摘要本文是针对锅炉蒸汽温度控制系统进行的分析和设计，而对锅炉蒸汽的良好控制是保证系统输出蒸汽温度稳定的前提，所以本系统采用串级控制系统，这样可以极大的消除控制系统工作中的各种干扰因素，是系统能在一个较为良好的状态下工作，同时锅炉过热器出口蒸汽温度在允许的范围内变化，并保护过热器管壁温度不超过允许的工作温度。
加热炉温度串级控制系统说明书
设计说明书1加热炉的简介1.1加热炉的基本构成与组成加热炉是一种直接受热加热设备主要用于加热气体或液体，所用燃料通常有燃料油和燃料气。
加热炉的传热方式以辐射传热为主。
加热炉一般由辐射室、余热回收系统、对流室、燃烧器和通风系统等五部分组成。
（1）辐射室：通过火焰或高温烟气进行辐射传热的部分。
这部分直接受火焰冲刷，温度很高（600-1600℃），是热交换的主要场所（约占热负荷的70-80%）。
（2）余热回收系统：用以回收加热炉的排烟余热。
有空气预热方式和废热锅炉方式两种方法。
（3）对流室：靠辐射室出来的烟气进行以对流传热为主的换热部分。
（4）燃烧器：是使燃料雾化并混合空气，使之燃烧的产热设备，燃烧器可分为燃料油燃烧器，燃料气燃烧器和油一气联合燃烧器。
（5）通风系统：将燃烧用空气引入燃烧器，并将烟气引出炉子，可分为自然通风方式和强制通风方式。
其结构通常包括：钢结构、炉管、炉墙（内衬）、燃烧器、孔类配件等。
1.2加热炉温度控制系统工作原理加热炉温度控制系统原理图控制原理图如上所示，加热炉的主要任务是把物料加热到一定温度，以保证下一道工序的顺利进行。
燃料油经过蒸汽雾化后在炉膛中燃烧，物料流过炉膛四周的排管中，就被加热到出口温度。
在燃料油管道上装设一个调节阀，物用它来控制燃油量以达到所需出口温度T1的目的。
1.3加热炉出口温度控制系统设计目的及意义加热炉控制的主要任务就是保证工艺介质最终温度达到并维持在工艺要求范围内，由于加热炉具有强耦合、大滞后等特性，控制起来非常复杂。
同时，近年来能源的节约、回收和合理利用日益受到关注。
加热炉是冶金、炼油等生产部门的典型热工设备，能耗很大。
因此，在设计加热炉控制系统时，在满足工艺要求的前提下，节能也是一个重要质量指标，要保证加热炉的热效率最高，经济效益最大。
另外，为了更好地保护环境，在设计加热炉控制系统时，还要保证燃料充分燃烧，使燃烧产生的有害气体最少，达到减排的目的。
1.4加热炉温度控系统工艺流程及控制要求加热炉的主要任务是把原制油或重油加热到一定温度，以保证下一道工序（分馏或裂解）的顺利进行。