《过程控制技术》课程设计-调节阀单回路流量定值控制系统设计
11页1、 设 计 说 明 书过程控制技术课程设计设 计 题 目:调节阀单回路流量定值控制系统设计 学 院: 机电工程学院 学 号: 专业(方向)年级: 14电气工程及其自动化 学 生 姓 名: 福建农林大学机电工程学院电气工程系2017 年 7月7日全套设计加扣 3012250582目录目录41、设计任务分析51.1背景51.2设计内容及目的52、控制系统总体方案设计62.1 双容液位控制系统对象简介62.2 控制系统的方案选择62.1.3被控参数及控制参数的选择62.1.3测量变送器的选择62.1.3执行器的选择62.1.3控制器的选择63、被控对象数学模型的建立73.1 被控对象数学模型的建立的方法简介73.2 被控对象数学模型的建立74、在Matlab上进行模型的搭建与仿真84.1 在Matlab上进行模型的搭建84.2 控制器的参数整定84.2.1临界比例度整定方法84.2.2衰减曲线法整定方法84.3 整定后的阶跃响应曲线85、结论91、设计任务分析1.1背景图3-1为单回路控制系统方框图的一般形式,它是由被控对象、执行器、调节器和测量变送器组成一个单闭环控制系统。系统的给定量是某一
2、定值,要求系统的被控制量稳定至给定量。由于这种系统结构简单,性能较好,调试方便等优点,故在工业生产中已被广泛应用。图3-1 单回路控制系统方框图1.2设计内容及目的内容1、以THJ-2高级过程控制实验对象系统的调节阀单回路流量作为为研究对象,设计出合理的控制方案。利用MATLAB的曲线拟合的方法分别得出系统系统中的调节阀单回路流量的传递函数。2、利用MATLAB的Simulink搭建调节阀单回路流量PID控制系统。3、整定控制器的PID参数,并给出整定后的阶跃响应曲线并进行分析,得出结论。目的 通过某种组态软件,结合实验已有设备,按照定值系统的控制要求,根据较快较稳的性能要求,采用但闭环控制结构和PID控制规律,设计一个具有美观 组态画面和较完善组态控制程序的流量单回路过程控制系统2、控制系统总体方案设计2.1 调节阀单回路流量定值控制系统对象简介一、被控对象管道及阀门:整个系统管道由敷塑不锈钢管连接而成,所有的手动阀门均采用优质球阀,彻底避免了管道系统生锈的可能性。有效提高了实验装置的使用年限。其中储水箱底部有一个出水阀,当水箱需要更换水时,把球阀打开将水直接排出。二、检测装置流量传
3、感器、变送器:三个涡轮流量计分别用来对由电动调节阀控制的动力支路、由变频器控制的动力支路及盘管出口处的流量进行检测。它的优点是测量精度高,反应快。采用标准二线制传输方式,工作时需提供24V直流电源。流量范围:01.2m3/h;精度:1.0%;输出:420mADC。三、执行机构电动调节阀:采用智能直行程电动调节阀,用来对控制回路的流量进行调节。电动调节阀型号为:QSVP-16K。具有精度高、技术先进、体积小、重量轻、推动力大、功能强、控制单元与电动执行机构一体化、可靠性高、操作方便等优点,电源为单相220V,控制信号为420mADC或15VDC,输出为420mADC的阀位信号,使用和校正非常方便。2.2 控制系统的方案选择2.1.3被控参数及控制参数的选择1干扰通道的放大系数、时间常数及纯滞后对系统的影响。干扰通道的放大系数Kf会影响干扰加在系统中的幅值。若系统是有差系统,则干扰通道的放大系数愈大,系统的静差也就愈大。如果干扰通道是一惯性环节,令时间常数为Tf,则阶跃扰动通过惯性环节后,其过渡过程的动态分量被滤波而幅值变小。即时间常数Tf越大,则系统的动态偏差就愈小。通常干扰通道中还会有
4、纯滞后环节,它使被调参数的响应时间滞后一个值,但不会影响系统的调节质量。2干扰进入系统中的不同位置。复杂的生产过程往往有多个干扰量,它们作用在系统的不同位置,如图3-2所示。同一形式、大小相同的扰动作用在系统中不同的位置所产生的静差是不一样的。对扰动产生影响的仅是扰动作用点前的那些环节。2.1.3测量变送器的选择流量传感器、变送器:三个涡轮流量计分别用来对由电动调节阀控制的动力支路、由变频器控制的动力支路及盘管出口处的流量进行检测。它的优点是测量精度高,反应快。采用标准二线制传输方式,工作时需提供24V直流电源。流量范围:01.2m3/h;精度:1.0%;输出:420mADC。2.1.3执行器的选择电动调节阀:采用智能直行程电动调节阀,用来对控制回路的流量进行调节。电动调节阀型号为:QSVP-16K。具有精度高、技术先进、体积小、重量轻、推动力大、功能强、控制单元与电动执行机构一体化、可靠性高、操作方便等优点,电源为单相220V,控制信号为420mADC或15VDC,输出为420mADC的阀位信号,使用和校正非常方便。2.1.3控制器的选择控制系统中,不仅是控制器,而且被控对象、测量元
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