过程控制课程设计--双闭环比值系统

《过程控制课设》任务书及设计指导

一、设计题目

双闭环比值控制系统的分析与设计

二、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；

Q

2

Q

2

比例系数：k ?

Q

1

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。

三、原始数据

(1)要求比值控制系统的从动量跟随主动量变化而变化，其中两个流量仪表的信号比值

系数：

Q

2

k ? ? 4

Q

1

(2)主对象广义传递函数为：

3 ?5s

G (s) ? e 。

1

15s?1

(3)从对象广义传递函数为：

3 ?5s

G (s) ? e

2

(10s?1)(20s?1)

(4)主动量回路和副动量回路均采用PI 控制规律。

(5)主动量每隔100s变化，幅值分别为[3 1 4 2 1]。

、设计内容

1、采用衰减曲线法整定主动量回路控制器参数；

2、采用反应曲线法整定主动量回路控制器参数；

3、在MATLAB/SIMULINK环境中建立双闭环比值控制系统，并投入运行，估计系统阶跃响应曲线的超调量、上升时间和过渡过程时间；

4、检验双闭环比值控制系统的抗干扰能力：主动量和从动量分别改变10%，检验系统的抗干扰能力。

5、分析双闭环比值控制与串级控制的区别，以及各种的优缺点。

要求每位同学独立完成设计。课程设计结束后，学生要写出课程设计报告，对设计的内容和效果进行总结，总结课程设计的收获和心得体会。