学校代码： 10128
学号：
课程设计说明书
内蒙古工业大学课程设计（）任务书课程名称：热工控制系统专业课程设计学院：班级：
学生姓名：学号：指导教师：
摘要
电站汽包锅炉的给水自动控制普遍采用三冲量给水自动控制系统方案。因此，此次课程设计要求设计的便是采用单级三冲量的300MW单元机组给水全程控制系统。
本文首先介绍了给水自动控制系统的单级三冲量给水控制系统，对其的工作原理和静态特性进行了分析，并对具体的实际控制系统进行了分析和整定。其次，还对给水调节对象进行了动态特性分析。最后根据要求设计了300MW单元机组给水全程控制系统，分别分析了给水控制系统的组成及工作原理，包括了给水热力系统简介、给水全程控制系统原理、实例设计、控制过程分析、控制过程中的跟踪与切换等几部分。
关键词：300MW单元机组给水全程控制系统单级三冲量给水调节对象
目录
第一章给水自动控制系统的整定
控制系统整定是根据被控对象的特性选择最佳的整定参数（控制器参数、各信号间的静态配合、变送器斜率等），其中主要是整定控制器参数。对于一个已安装好的控制系统，各元件特性已经确定的情况下，能否使系统工作在最佳状态主要取决于系统参数整定得是否合适。[1]
调节器的参数可以通过理论计算求得，也可以通过现场试验调整求取。理论计算方法是，预先给定稳定裕量（或给定衰减率，或给定误差积分准则），通过计算求出最佳整定参数。由于表征调节对象动态特性的传递函数是近似的，所以最佳整定参数的理论计算结果是大致正确的。最终选用的最佳参数是通过实际现场得到的，理论计算数据只能作为试验调整时的参考数据。[2]
1.1 给水自动控制系统概述
锅炉给水调节的任务是使锅炉的给水量适应锅炉的蒸发量,维持汽包水位在规定的范围内。汽包水位反映了汽包锅炉蒸汽负荷与给水量之间的平衡关系，是锅炉运行中一个非常重要的监控参数，保持汽包水位正常是保证锅炉和汽轮机安全运行的必要条件。随着锅炉容量和参数的提高，汽包的容积相对减小，锅炉蒸发受热面的热负荷显著提高，因此，加快了负荷变化时水位的变化速度。企图用人工调节给水量来保持汽包水位不仅操作繁重，而且是非常困难的，所以，锅炉运行中迫切要求对给水实现自动调节。
三冲量给水调节系统，就是在双冲量给水调节系统的基础上，在引入给水流量信号。由水位蒸汽流量D和给水流量W构成的给水调节系统。其优点在于能快速消除给水侧的扰动。根据汽包锅炉给水控制对象动态特性的特点，我们可以提出确定给水控制系统结构的一些基本思想：
（1）由于对象的内扰动态特性存在一定的迟延和惯性，所以给水控制系统若采用以水位为被调量的单回路系统，则控制过程中水位将出现较大的动态偏差，给水流量波动较大。因此，对给水内扰动态特性迟延和惯性大的锅炉应考虑采用串级或其他控制方案。
（2）由于对象在蒸汽负荷扰动时，有“虚假水位”现象。因此给水控制若采用以水位为被调量的单回路系统，则在扰动的初始阶段，调节器将使给水流量向与负荷变化方向相反的方向变化，从而扩大了锅炉进、出流量的不平衡。
所以在设计给水控制系统时，应考虑采用以蒸汽流量D为前馈控制，以改善给水控制
系统的控制品质。
总之，由于电厂锅炉水位控制对象的特点，决定了采用单回路反馈控制系统不能满足
生产对控制品质的要求，所以电站汽包锅炉的给水自动控制普遍采用三冲量给水自动控制系统方案。[2]
1.2 单级三冲量给水控制系统的结构和工作原理
图1-1为常用的单级三冲量给水系统图。给水调节器接受汽包水位H、蒸汽流量D和给水流量W三个信号（所以称三冲量控制系统）。其输出信号去控制给水流量，其中汽包水位是被调量，所以水位信号称为主信号。但仅仅根据水位信号调节给水流量的反馈调节，并不能满足生产对调节品质的要求。因为引起汽包水位变化的主要扰动是蒸汽流量和给水流量，所以为了使汽包水位在运行中偏差较小，在调节系统中引入了蒸汽流量的前馈调节和给水流量的反馈调节，这样组成的三冲量给水调节系统是一个前馈—反馈调节系统。
图1-1 单级三冲量给水控制系统图
当蒸汽流量增加时，调节器立即动作，相应的增加给水流量，能有效的克服或减小虚假水位所引起的调节器误动作。因为调节器输出的控制信号与蒸汽流量信号的变化方向相
PI
省
煤
器
过热器D
W
同，所以调节器入口处，主蒸汽流量信号
D
V正极性的。当给水流量发生自发性扰动时，调节器也能立即动作，控制给水流量使给水流量迅速恢复到原来的数值，从而是汽包水位基
本不变。见给水流量信号作为反馈信号，其主要作用是快速消除来自给水侧的内部扰动，
因此在调节器入口处，给水流量信号
W
V为负极性的。
当汽包水位H增加时，为了维持水位，调节器的正确操作应使给水流量减小，反之亦然，即调节器操作给水流量的方向与水位信号的变化方向相反，因此调节器入口处水位信
号
H
V应定义为负极性。但由于汽包锅炉的水位测量装置——平衡容器本身已具有反号的静
特性，所以进入调节器的水位变送器信号
H
V应为正极性，如图1-1所示。在单级三冲量给
水控制系统中，水位、蒸汽流量和给水流量对应的三个信号
H
V、
D
V、
W
V都送到PI调节器，
在静态时，这三个输入信号与代表水位给定值的信号
O
V相平衡。[3]
1.3 单级三冲量给水调节系统的静态特性
给水调节系统的静态特性是值被调量H与锅炉负荷D的静态关系。对于单信号水位调节系统，只要采用比例积分调节器，不管负荷如何变化，静态时的水位H将始终等于其给定值，即被调量没有静态偏差。但当调节器接受多个输入信号时，H与D之间的静态关系就不是这样简单了。
为了讨论多信号时调节系统的静态特性，首先应确定送入调节器的各信号极性。图1-2所示为单级三冲量给水调节系统，图中示出了输入信号及其极性。
D H W
u
图1-2 单级三冲量给水系统
ＰＩ定值
当蒸汽负荷增加时，为了保持汽包水位的恒定，调节器的正确操作动作应增大给水流
量，即调节器输出控制信号应与蒸汽流量信号的变化方向相同，所以蒸汽流量信号D σ定为“+”号：给水流量信号是反馈信号，它是为稳定给水流量而引入调节系统的，所以W σ定为“-”号。
当汽包水位H 增加时，为了维护水位，调节器的正确操作应使给水流量减小；水位降低时应增加给水流量，即调节器操作给水流量的方向应与水位信号的变化方向相反，因此水位信号H σ应规定为“-”号。但由于汽包锅炉的水位测量装置——平衡容器本身已具有反号的静特性，所以进入调节器的水位变送器信号H σ应定为“+”号。
在单级三冲量给水调节系统中，水位、蒸汽流量和给水流量对应的三个信号H σ、D σ、W σ都送到PI 调节器，在静态时，这三个输入信号应与水位给定值信号Z σ平衡。 即： D σ-W σ+H σ=Z σ
或： Z σ-H σ=D σ-W σ=D D W W D W γαγα-
上式表明，如果使送入调节器的蒸汽流量信号D σ与给水流量信号W σ相等，则在静态时的水位信号就等于给定值，给水调节系统将是无静差的。如果在静态时D σ≠W σ，则汽包的水位稳定值将不等于给定值，给水调节系统将是有静态偏差的。在给水调节系统中，一般都取D W γγ=，而在静态时，即锅炉负荷不变，水位也不波动，这时给水流量W 应等于蒸汽流量D ，则单级三冲量给水调节系统水位H 有无静态偏差将完全由蒸汽流量和给水流量的分流系数D α、W α的取值大小来决定。
当取D α=W α时，在任何负荷下，水位的静态值是无偏差的；当取D α＞W α时，水位的静态偏差是正值，且偏差随着负荷的增加而增大；当取D α＜W α时，水位的静态偏差是负值，且偏差随着负荷的增加而增大。
一般情况下，都希望调节系统的具有无差的静态特性，这时在蒸汽流量测量变送设备的斜率D W γγ=的前提下，应取D α=W α。[4]
1.4 单级三冲量给水系统的分析和整定
单级三冲量给水控制系统的原理框图如图1-3所示，可以看出该系统由两个闭合的反馈回路及前馈部分组成：
（1）由调节器()T W s 、执行机构z K 、调节阀μK 、给水流量变送器w γ和给水流量反馈装置w α 组成的内回路。
（2）由水位控制对象)(01s W 、水位变送器H γ和内回路组成的外回路。
（3）由蒸汽流量信号D 及蒸汽流量测量装置D γ、蒸汽流量前馈装置D α构成的前馈控
制部分。
图1-3 单级三冲量给水控制系统的原理框图
下面对两个闭合回路及前馈控制部分进行分析和整定：
1.4.1 内回路的整定
调节器的参数可根据系统内回路来整定,根据图1-4所示的方框图，可以把内回路作为一般的单回路系统进行分析。
如果把调节器以外的环节等效地看作被控对象，那么被控对象动态特性近似为比例环节。
图1-4 三冲量给水控制系统的内回路方框图
因此调节器的比例带δ和积分时间i T 都可以取的很小。δ和i T 的具体数值可以用试探
方法决定以保证内回路不振荡为原则，一般10
i
T s
≤。在试探时，给水流量反馈信号的传递
系数W
α可任意设置一个数值，得到满意的δ值，如果以后
W
α有必要改变，则应相应的改变δ值，使W
αδ保持试探时的值，以保证内回路的开环放大倍数不变。
1.4.2 主回路的整定
在内回路经过正确整定后，其控制过程时非常快的。这是因为调节器为比例积分特性，
δ和
i
T又设置的较小，故它能快速动作。当外来控制信号V
?改变时调节器几乎立即成比
例地改变给水流量W，使
W
V V
?=，即：
W W
V W
αγ
?=或
1
W
W
W
Vαγ
=
这样，图1-4中的内回路就可以用图1-5来近似表示。因此主回路也就可以表示为图1-6.由图1-6可见，主回路也可看作是一个单回路系统。如果被控对象以给水流量变化W
作为输入而以水位测量变送单元的输出电压
H
V作为对象的输出，那么内回路的传递函数
1()
W W
αγ就相当于主回路调节器的传递函数，所以主回路的等效调节器是一个具有比例特性的调节器。
它的等效比例带：
*
w w
δαγ
=。
图1-5 图1-4的近似方框图
图1-6 三冲量给水控制系统的主回路等效方框图
H
W
+
+
ｗ
根据以上的分析，在整定主回路时，应用试验方法求得到对象的阶跃响应曲线。对象的输入信号为给水流量变化/W t h （），输出信号为水位测量变送单元的输出H V /V mm （）
，从阶跃响应曲线上求得迟延时间τs （）和响应速度ε()11./.V s t h --????，据响应曲线法可得下述计算公式：
*δετ=
则： W W
γαετ=
或： W W
ετ
αγ=
由此可见，当变送器的斜率已经确定后，增大给水流量的灵敏度W α，等于增加主回路调节器的比例带，因而使给水流量动作减慢，增加主回路的稳定性。但是对内回路来说，增加W α就增加了内回路的开环放大倍数，因而增加了内回路振荡的倾向，因此由于提高主回路的稳定性而增加W α时，必须相应地增加调节器的比例带δ以保持内回路的稳定性。
1.4.3 前馈通道的整定
对于图1-3所示的单级三冲量给水控制系统，当反馈回路经过正确整定，确定了给水流量反馈装置的传递系数W α及调节器参数δ和i T 的数值后，系统的方框图就可以用图1-7来表示。蒸汽流量前馈环节（D γ、D α）不在控制系统反馈回路之内，因此，它们的动态特性即取值大小不会影响控制系统的稳定性，故可以根据蒸汽流量D 扰动时使水位H 不发生变化的原则来确定前馈环节的参数。
D γD
α1
w w
αγ0()W W s +0()D W s =0
得 D α（s ）= — 00()()
W W D D W W s W s γαγ
由此可见，前馈环节不是一个简单的比例环节，而是一个复杂的动态环节，要从物理上实现上式所表征的动态特性在技术上也是困难的。
但是由于控制系统中已有了反馈控制，而且也容许汽包水位在一定范围内变化，因此
蒸汽流量前馈环节的传递函数可以取比较简单的近似形式，以便于实现。 实践证明，前馈环节只要取用比例特性，就能使在负荷变化时的水位保持在允许范围内，通常都用蒸汽流量信号和给水流量信号静态配合的原则选择D α。
如果要求在不同负荷时，水位的稳定值不变，则
D
γ
D
α=
W W
γα
一般蒸汽流量变送设备的斜率
D
γ等于给水流量变送设备的斜率
W
γ，则:
D W
αα
=
即蒸汽流量前馈装置的传递系数
D
α等于给水流量反馈装置的传递系数W
α。
图1-7 由图1-3简化的三冲量给水控制系统方框图
1.4.4 三冲量给水控制系统参数的整定实例
已知条件：
单级三冲量给水控制系统方框图如图1-1所示，控制对象的特性参数为：
图1-3 单级三冲量给水控制系统的原理框图
V D
W H
H2
H1
D
γ
D
d
Q
g
I
2
w
Q
w
Q
1
w
Q H
()
T
W s z K
μ
K0()
w
W s
()
d
W s
w
γ
h
γ
d
γ
d
α
w
α
110.037(/)mm s t h ε--=??；30w s τ=；12 3.6(/)K mm t h -=?；215T s =
调节器的传递函数为：1
1()(1)T i W s T s
δ
=
+
控制对象的传递函数为：0()0.037
()()(1)(130)w w w H s W s Q s s s s s ετ=
==
++
202() 3.60.037()()1115d d K H s W s Q s T s s s s
ε=
=-=-++
给水流量与蒸汽流量的测量变送器的传递函数为：1
0.075(/)w d mA t h γγ-==?
水位的测量变送器的传递函数为：1
0.033h mA mm γ-=?
给水流量反馈装置和蒸汽流量前馈装置都用比例环节，即：()w w W s α=；()d d W s α= 试整定δ、i T 、W α、D α。 解：
（1）W α的整定值
根据图1-6所示的主回路的等效方框图可列出主回路的特征方程为:
01)(=+
s oW W W H W γαγ 即 ： 011
1=)
+(+H s s W W τεγγα 代入具体数值后得：0033
.0037.0075.025.22=?+
+W
s s α
设 ξ 为相应的阻尼系数,则: 295.1ξα=W
取整定指标9.0=ψ则 344.0=ξ 23.0)344.0(95.12≈?=W α （2）求调节器参数δ、i T 的整定值。
调节器的参数可根据系统的内回路来整定，内回路方框图如图1-4所示。在这个回路中，除调节器外的其余部分近似为比例环节。如果按这个特点来求调节器的参数，那么δ和i T 都可以取尽可能小的数值也不可能发生振荡。但实际上各环节都有惯性甚至非线性，因此内回路是会出现振荡的，调节器的参数只能用试验方法确定。
试验时，先设置好W α值（令W α0.23=），并令i T =10s ，然后设置一个较大的δ值（例如δ50%=），观察内回路的动态过程，逐渐减小δ值至内回路开始振荡（?0.9＞时为止）
,
此时的δ值即为调节器的整定参数。
试验结果： δ=30%， i T =6s （3）蒸汽流量前馈装置D α的整定： 根据无静差原则，有：D α=
23.0==W D
w
w αγγα 上述整定参数要经过现场投试的检验，如果在控制过程中主回路衰减率过高或过低时，应改变给水流量反馈装置的参数w α值。例：当主回路衰减率偏低时，应增加w α值，反之则应减小w α值。在调整w α值时，应注意同时改变调节器的参数δ值，使w α/δ的比值不变，以保证内回路能够保持试验整定时所选定的稳定裕量。[3]
第二章 给水调节对象动态特性分析
2.1 给水流量扰动对水位的影响
给水量的扰动是给水自动控制系统中影响汽包水位的主要扰动之一，因为它是来自控制侧的扰动，又称内扰。在给水流量W 的阶跃扰动下，水位H 的响应曲线可以用图2-1来说明。若把汽包及水循环系统当做单容水槽，水位的响应曲线应该如图中的直线1。但是在实际情况中，当给水流量突然增加的时候，因为给水温度低于汽包内的饱和水温度，当它进入汽包后吸收了原有的饱和水中的一部分热量，使锅炉的蒸汽产量下降，水面以下的汽泡总体积s V 也就相应减小，导致水位下降。s V 对水位的影响可以用图中的曲线2表示。水位H （即曲线3）的实际响应曲线是曲线1和曲线2的总和。这种分析方法是分别从两个角度进行分析的：1.仅从物质平衡角度来分析；2.仅从热平衡角度来分析。
2.2 负荷扰动对水位的影响
蒸汽流量扰动主要来自汽轮发电机组的负荷变化，属外部扰动。在汽机耗汽量D 的阶跃扰动下，水位H 的响应过程可以用图2-2来说明。当汽机耗汽量D 突然阶跃增加时，如果只从物质平衡的角度来讲，一方面改变了汽包内的物质平衡状态，使得水位下降，如图2-2中的曲线1。但当锅炉蒸发量突然增加时，迫使锅内汽泡的增多，燃料量维持不变，汽包压力d p 下降，使水面以下的蒸汽泡膨胀，总体积s V 增大，从而使得汽包水位的上升，如图2-2的曲线2所示。因此汽包水位H 的实际响应曲线（图2-2中图3所示）是曲线1与曲线2叠加的结果。只有当汽包体积与负荷适应而不再变化时，水位的变化就仅由物质平衡关系来决定，这时水位就随负荷增大而下降，而这种反常的现象，通常被称为“虚假水位”。“虚假水位” 现象主要是来自于蒸汽量的变化，显然蒸汽量是一个不可调节的量（对调节系统而言），但它是一个可测量，所以在系统中引入这些扰动信息来改善调节品质是非常必要的。
2.3 燃料量扰动对水位的影响
当燃料量B 扰动时，必然会引起蒸汽量D 的变化，燃料量增加会使炉膛热负荷增加，锅炉吸收更多的热量蒸发强度增加，若此时，汽轮机所带负荷不变，那么随着炉膛热负荷的增加，锅炉出口压力提高，蒸汽流量就会相应的增加上去，然后蒸汽量的变化就会造
d p
图2-1 给水扰动下的水位响应曲线
图2-2 汽机耗汽量D阶跃扰动下的水位响应曲线
成“虚假水位”的现象，即水位先上升，随后再下降，响应曲线如图2-3所示。但是燃料量B的增大只能使D缓慢增大，而且d p还慢慢上升，它将使汽泡体积减小。因而，燃料量扰动下的假水位比负荷扰动下要缓和得多。
由以上分析可知，给水量扰动下水位响应过程具有纯延迟；负荷扰动下水位响应过程具有假水位现象；燃料量扰动也会出现假水位现象。所以在给水控制系统里常常引入D、B信号作为前馈信号，以改善外部扰动时的控制品质，而这也是目前大型锅炉给水控制系统采用三冲量或多冲量的根本原因。[3]
图2-3 燃料量扰动B下的水位响应曲线
2.4 测量信号的自动校正
测量信号自动校正的基本方法时先推导出被测参数随温度,压力变化的模型,然后运用功能组件进行校正运算,便可实现信号自动校正。
2.4.1 汽包水位的校正
由于汽包中饱和水和饱和蒸汽的密度随压力变化，所以影响水位测量的准确性，通常可以采用电气校正回路进行压力校正。即在水位差压变送器后引入校正回路。图2-4表示B
t
单室平衡容器的测量系统。
从图2-4中可以看出： 1()G s p H L H ρρ=+-
2a p L ρ=
21p p p ?=-a G s s L H L H ρρρρ=--+ ()()a s G s L H ρρρρ=---
)
()(s G s a P
L H ρρρρ-?--=
式中：P ?--输入差压变送器的压差（12P P P -=?） G ρ--饱和水的密度 s ρ--饱和蒸汽的密度
a ρ--汽包外平衡容器内凝结水的密度
由上式可见,水位H 是压差和汽、水密度的函数。密度a ρ 与环境温度有关.在锅炉启动过程中,水温略有升高,压力也同时升高,这两方面变化对 a ρ 的影响基本上可以抵消,即可以近似认为a ρ 是恒值。饱和水和饱和蒸汽的密度 s G ρρ, 均为汽包压力d P 的函数即： a s ρρ-=()a b f p
G s ρρ-=()b b f p
所以可最终改写为： ()()
a b b b f p L p
H f p -?=
据分析在 MPa P d 6.19< 范围内, )(s a ρρ-与 d P 的关系可近似为线性关系,可用下式表示:
L (s a ρρ-)=d P K K 21-
式中：d P —汽包压力， 21,K K —常数。
图2-4 汽包水位测量系统
H
L
河海大学常州校区毕业设计（论文） 自动双层停车位PLC课程设计 年级专业________ 12级电气自动化___________ 学生姓名___________ 韩发亮________________ 指导教师___________ 朱丹清________________ 评阅人____________________________________ 教学地点常州冶金技师学院__________
内容摘要 可编程序控制器(Programmable controlle)简称PLC，是近年来一种极为迅速，应用极为广泛的工业控制装置。它是一种专为工业环境应用而设计的数字运行的电子系统，它采用可编程程序的存储器，用来存储用户指令，通过数字或模拟的输入/输出完成确定的逻辑顺序、定时、记数、运算和一些确定的功能来控制各种类型的机械或生产过程。 随着汽车工业的发展，以及国家的经济型社会、节约型经济的政策、可持 续发展战略等，决定了立体停车设备的发展和立体停车设施问题。近年来由于汽车数量的快速增加，对停车场的需求必将日益提高，停车难的问题越来越突出，人们对停车的要求也越来越迫切。而对于快速发展的中国各个城市，停车难也随着城市经济的快速发展和汽车数量的激增接踵而来。 关键词：pic;自动化；方便
前言 (1) 第1章课程内容及设计方案 (2) 1.1组成原理 (2) 第2章方案设计 (3) 2.1取车过程 (3) 2.2存车过程 (4) 2.3结构特点 (5) 2.4系统硬件设计 (5) 2.5外部硬件连接图 (6) 2.6操作面板设计 (7) 2.7控制线路图 (7) 2.8主电路图 (8) 第3章软件设计 (10) 3.1系统软件设计过程 (10) 3.1.1X10车盘的调试 (10) 3.1.2X11车盘的调试 (10) 3.1.3X12车盘的调试 (11) 3.1.4X13, X14车盘的调试 (11) 3.2梯形图 (11) 3.3语句表 (14) 第4章结束语 (17) 第5章谢辞 (18) 参考文献 (19)
课程名称：机电产品现代设计方法上课时间：2015年春季 机电产品现代设计方法实验报告 姓名： 学号： 班级： 所在学院：机电工程学院 任课教师：张旭堂
一、实验项目与实验目的 实验项目: 典型机电产品多学科协同优化设计。 试验目的： (1) 掌握典型机电产品多学科协同优化设计软件环境组成，包括建模软件、分析软件、协同平台。 (2）自主设计产品模型、分析过程、优化目标。 (3) 对得到的优化结果进行定性分析，解释结果的合理性，编写上机实验报告。 二、实验环境 网络协同设计环境，如下图所示：包括产品CAD建模、有限元分析FEM、动力学仿真ADAMS和控制仿真MATLAB。计算机网络硬件环境和相应软件环境。图形工作站和路由器，安装协同设计仿真软件。
型 协同设计仿真平台组成 三、实验原理 典型机电产品协同设计仿真工作流程如下图所示。 1）利用CAD建模工具，建立产品模型； 2）利用ADAMS建立产品运动学模型； 3）根据CAD和ADAMS传过来的结构模型和边界条件分析零件应力场和应变场； 4）用ADAMS分析得到的运动参数（位移、速度）。
协同设计仿真平台组成 四、实验内容与步骤 （1）总体方案设计 SysML语言是UML语言(Unified Modeling Language，统一建模语言，一种面向对象的标准建模语言，用于软件系统的可视化建模)在系统工程应用领域的延续和扩展，是近年提出的用于系统体系结构设计的多用途建模语言，用于对由软硬件、数据和人综合而成的复杂系统的集成体系结构进行可视化的说明、分析、设计及校验。 在这里我们绘制参数图如下。在下面的参数图中，我们确定了系统中各部件的相互约束情况。
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*注：此任务书由课程设计指导教师填写。
直线一级倒立摆控制器设计 摘要：采用牛顿—欧拉方法建立了直线一级倒立摆系统的数学模型。采用MATLAB 分析了系统开环时倒立摆的不稳定性，运用根轨迹法设计了控制器，增加了系统的零极点以保证系统稳定。采用固高科技所提供的控制器程序在MATLAB中进行仿真分析，将电脑与倒立摆连接进行实时控制。在MATLAB中分析了系统的动态响应与稳态指标，检验了自动控制理论的正确性和实用性。 0.引言 摆是进行控制理论研究的典型实验平台，可以分为倒立摆和顺摆。许多抽象的控制理论概念如系统稳定性、可控性和系统抗干扰能力等，都可以通过倒立摆系统实验直观的表现出来，通过倒立摆系统实验来验证我们所学的控制理论和算法，非常的直观、简便，在轻松的实验中对所学课程加深了理解。由于倒立摆系统本身所具有的高阶次、不稳定、多变量、非线性和强耦合特性，许多现代控制理论的研究人员一直将它视为典型的研究对象，不断从中发掘出新的控制策略和控制方法。 本次课程设计中以一阶倒立摆为被控对象，了解了用古典控制理论设计控制器(如PID控制器)的设计方法和用现代控制理论设计控制器(极点配置)的设计方法，掌握MATLAB仿真软件的使用方法及控制系统的调试方法。 1.系统建模 一级倒立摆系统结构示意图和系统框图如下。其基本的工作过程是光电码盘1采集伺服小车的速度、位移信号并反馈给伺服和运动控制卡，光电码盘2采集摆杆的角度、角速度信号并反馈给运动控制卡，计算机从运动控制卡中读取实时数据，确定控制决策(小车运动方向、移动速度、加速度等)，并由运动控制卡来实现该控制决策，产生相应的控制量，使电机转动，通过皮带带动小车运动从而保持摆杆平衡。
计算机控制课程设计 报告 设计题目：电阻炉温度控制系统设计 年级专业：09级测控技术与仪器 化工、机械、食品等领域。温度控制是工业生产过程中经常遇到的过程控制，有些工艺过程对其温度的控制效果直接影响着产品的质量。因而设计一种较为理想的温度控制系统是非常有价值的。本设计就是利用单片机来控制高温加热炉的温度，传统的以普通双向晶闸管（SCR）控制的高温电加热炉采用移相触发电路改变晶闸管导通角的大小来调节输出功率，达到自动控制电加热炉温度的目的。这种移相方式输出一种非正弦波，实践表明这种控制方式产
生相当大的中频干扰，并通过电网传输，给电力系统造成“公害”。采用固态继电器控温电路，通过单片机控制固态继电器，其波形为完整的正弦波，是一种稳定、可靠、较先进的控制方法。为了降低成本和保证较高的控温精度，采用普通的ADC0809芯片和具有零点迁移、冷端补偿功能的温度变送器桥路，使实际测温范围缩小。 1.1电阻炉组成及其加热方式 电阻炉是工业炉的一种，是利用电流通过电热体元件将电能转化为热能来加热或者熔化元件或物料的热加工设备。电阻炉由炉体、电气控制系统和辅助系统组成，炉体由炉壳、加热器、炉衬（包括隔热屏）等部件组成。由于炉子的种类不同，因而所使用的燃料和加
热方法也不同;由于工艺不同，所要求的温度高低不同，因而所采用的测温元件和测温方法也不同;产品工艺不同，对控温精度要求不同，因而控制系统的组成也不相同。电气控制系统包括主机与外围电路、仪表显示等。辅助系统通常指传动系统、真空系统、冷却系统等，因炉种的不同而各异。电阻炉的类型根据其热量产生的方式不同，可分为间接加热式和直接加热式两大类。间接加热式电阻炉，就是在炉子内部有专用的电阻材料制作的加热元件， （4）电阻炉温度按预定的规律变化，超调量应尽可能小，且具有良好的稳定性; （5）具有温度、曲线自动显示和打印功能，显示精度为±1℃; （6）具有报警、参数设定、温度曲线修改设置等功能。
控制系统仿真课程设计 （2010级） 题目控制系统仿真课程设计学院自动化 专业自动化 班级 学号 学生姓名 指导教师王永忠/刘伟峰 完成日期2013年7月
控制系统仿真课程设计（一） ——锅炉汽包水位三冲量控制系统仿真1.1 设计目的 本课程设计的目的是通过对锅炉水位控制系统的Matlab仿真，掌握过程控制系统设计及仿真的一般方法，深入了解反馈控制、前馈-反馈控制、前馈-串级控制系统的性能及优缺点，实验分析控制系统参数与系统调节性能之间的关系，掌握过程控制系统参数整定的方法。 1.2 设计原理 锅炉汽包水位控制的操作变量是给水流量，目的是使汽包水位维持在给定的范围内。汽包液位过高会影响汽水分离效果，使蒸汽带水过多，若用此蒸汽推动汽轮机，会使汽轮机的喷嘴、叶片结垢，严重时可能使汽轮机发生水冲击而损坏叶片。汽包液位过低，水循环就会被破坏，引起水冷壁管的破裂，严重时会造成干锅，甚至爆炸。 常见的锅炉汽水系统如图1-1所示，锅炉汽包水位受汽包中储水量及水位下汽包容积的影响，而水位下汽包容积与蒸汽负荷、蒸汽压力、炉膛热负荷等有关。影响水位变化的因素主要是锅炉蒸发量（蒸汽流量）和给水流量，锅炉汽包水位控制就是通过调节给水量，使得汽包水位在蒸汽负荷及给水流量变化的情况下能够达到稳定状态。 图1-1 锅炉汽水系统图
在给水流量及蒸汽负荷发生变化时，锅炉汽包水位会发生相应的变化，其分别对应的传递函数如下所示： （1）汽包水位在给水流量作用下的动态特性 汽包和给水可以看做单容无自衡对象，当给水增加时，一方面会使得汽包水位升高，另一方面由于给水温度比汽包内饱和水的温度低，又会使得汽包中气泡减少，导致水位降低，两方面的因素结合，在加上给水系统中省煤器等设备带来延迟，使得汽包水位的变化具有一定的滞后。因此，汽包水位在给水流量作用下，近似于一个积分环节和惯性环节相串联的无自衡系统，系统特性可以表示为 ()111()()(1)K H S G S W S s T s ==+ （1.1） （2）汽包水位在蒸汽流量扰动下的动态特性 在给水流量及炉膛热负荷不变的情况下，当蒸汽流量突然增加时，瞬间会导致汽包压力的降低，使得汽包内水的沸腾突然加剧，水中气泡迅速增加，将整个水位抬高；而当蒸汽流量突然减小时，汽包内压力会瞬间增加，使得水面下汽包的容积变小，出现水位先下降后上升的现象，上述现象称为“虚假水位”。虚假水位在大中型中高压锅炉中比较显著，会严重影响锅炉的安全运行。“虚假水位”现象属于反向特性，变化速度很快，变化幅值与蒸汽量扰动大小成正比，也与压力变化速度成正比，系统特性可以表示为 222()()()1f K K H s G s D s T s s ==-+ （1.2） 常用的锅炉水位控制方法有：单冲量控制、双冲量控制及三冲量控制。单冲量方法仅是根据汽包水位来控制进水量，显然无法克服“虚假水位”的影响。而双冲量是将蒸汽流量作为前馈量用于汽包水位的调节，构成前馈-反馈符合控制系统，可以克服“虚假水位”影响。但双冲量控制系统要求调节阀具有好的线性特性，并且不能迅速消除给水压力等扰动的影响。为此，可将给水流量信号引入，构成三冲量调节系统，如图1-2所示。图中LC 表示水位控制器（主回路），FC 表示给水流量控制器（副回路），二者构成一个串级调节系统，在实现锅炉水位控制的同时，可以快速消除给水系统扰动影响；而蒸汽流量作为前馈量用于消除“虚假水位”的影响。
江苏省农村试验区自学考试毕业论文 机电综合课程设计 机电综合课程设计 摘要：本设计是完成一两坐标步进电机驱动运动工作台控制系统的设计； 完成交流电机启停的电气控制系统设计。其硬件部分共包括键盘操作、单片 机控制、输入电路、控制电路、显示电路等五个主要组成部分。设计的总体 思路是准确安全的对工作台和电机进行控制。 位置信号和按键信息通过传输线传送给单片机和键盘接口芯片，数据经过处理，将按键信息串行方式传送给单片机，单片机通过相应的程序， 向控制回路发送控制信号，进而控制工作台的动作，实现对硬件设备的控制。 关键词：键盘操作，单片机控制，数码管显示。 一．前言 机电一体化是以机械技术和电子技术为主题，多门技术学科相互渗透、相互结合的
产物，是正在发展和逐渐完善的一门新兴的边缘学科。机电一体化使机械工业的技术结构、产品结构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化，使工业生产由“机械电气化”迈入了以“机电一体化”为特征的发展阶段。 本设计中提到的微机数控机床是利用单板或单片微机对机床运动轨迹进行数控及对机床辅助功能动作进行程序控制的一种自动化机械加工设备。采用微机数控机床进行机械加工的最大优点是能够有效地提高中、小批零件的加工生产率，保证加工质量。此外，由于微型计算机具有价格低、体积小、性能可靠和使用灵活等特点，微机数控机床的一次性投资比全功能数控机床节省得多，且又便于一般工人掌握操作和维修。因此将专用机床设计成微机数控机床已成为机床设计的发展方向之一。本设计中用到的步进电机是一种将数字信号直接转换成角位移或线位移的控制驱动元件，具有快速起动和停止的特点。其驱动速度和指令脉冲能严格同步，具有较高的重复定位精度，并能实现正反转和平滑速度调节。它的运行速度和步距不受电源电压波动及负载的影响，因而被广泛应用于数模转换、速度控制和位置控制系统。 本设计完成了如下要求： （1）单片机控制系统电路原理图的设计 （2）控制系统电路印制版的绘制 （3）利用单片机编程实现两坐标系统的手动、自动和回位等运动 （4）实现两坐标工作台极限移动的保护及显示、报警 （5）设计交流电机的点动、正反转控制和星-三角形启动的电气控制原理图 （6）电气控制电路有相应的保护电路（过载、过压、欠压等） （7）熟悉机电系统常用元器件（PLC、交流电机、直流电机、步进电机） 此次“机电一体化课程设计”主要简单设计出数控机床系统，其实离实际真正工业用数控机床还有很大的距离。设计两坐标步进电机驱动运动工作台控制系统和交流电机启停的电器控制系统，单元模块包括：单片机控制电路，键盘接口电路，键盘电路，显示电路，输入电路，控制电路，PC接口电路等。由于时间仓促和自己知识水平有限，在设计中难免会有些许瑕疵，恳请老师指正。
内蒙古科技大学 控制系统仿真课程设计说明书 题目：双容水箱液位控制系统 仿真 学生姓名：任志江 学号：1067112104 专业：测控技术与仪器 班级：测控 10-1班 指导教师：梁丽
摘要 随着工业生产的飞速发展，人们对生产过程的自动化控制水平、工业产品和服务产品质量的要求也越来高。每一个先进、实用控制算法和监测算法的出现都对工业生产具有积极有效的推动作用。然而，当前的学术研究成果与实际生产应用技术水平并不是同步的，通常情况下实际生产中大规模应用的算法要比理论方面的研究滞后几年，甚至有的时候这种滞后相差几十年。这是目前控制领域所面临的最大问题，究其根源主要在于理论研究尚缺乏实际背景的支持，一旦应用于现场就会遇到各种各样的实际问题，制约了其应用。本设计设计的课题是双容水箱的PID液位控制系统的仿真。在设计中，主要针对双容水箱进行了研究和仿真。本文的主要内容包括：对水箱的特性确定与实验曲线分析，通过实验法建立了液位控制系统的水箱数学模型，设计出了控制系统，针对所选液位控制系统选择合适的PID算法。用MATLAB/Simulink建立液位控制系统，调节器采用PID控制系统。通过仿真参数整定及各个参数的控制性能，对所得到的仿真曲线进行分析，总结了参数变化对系统性能的影响。 关键词：MATLAB；PID控制；液位系统仿真
目录 第一章控制系统仿真概述 (2) 1.1 控制系统计算机仿真 (2) 1.2 控制系统的MATLAB计算与仿真 (2) 第二章 PID控制简介及其整定方法 (6) 2.1 PID控制简介 (6) 2.1.1 PID控制原理 (6) 2.1.2 PID控制算法 (7) 2.2 PID 调节的各个环节及其调节过程 (8) 2.2.1 比例控制与其调节过程 (8) 2.2.2 比例积分调节 (9) 2.2.3 比例积分微分调节 (10) 2.3 PID控制的特点 (10) 2.4 PID参数整定方法 (11) 第三章双容水箱液位控制系统设计 (12) 3.1双容水箱结构 (12) 3.2系统分析 (12) 3.3双容水箱液位控制系统设计 (15) 3.3.1双容水箱液位控制系统的simulink仿真图 (15) 3.3.2双容水箱液位控制系统的simulink仿真波形 (16) 第四章课程设计总结 (17)
机电一体化系统课程设计 X-Y数控工作台设计说明书 学校名称：湖北文理学院 班级学号：2013279129 学生姓名：张亮 班级：机电1321 2015年11月
一、总体方案设计 1.1 设计任务 设计一个数控X-Y工作台及其控制系统。该工作台可用于铣床上坐标孔的加工和腊摸、塑料、铝合金零件的二维曲线加工，重复定位精度为±0.01mm，定位精度为0.025mm。 设计参数如下：负载重量G=150N；台面尺寸C×B×H＝145mm ×160mm×12mm；底座外形尺寸C1×B1×H1＝210mm×220mm×140mm；最大长度L=388mm；工作台加工范围X=55mm，Y=50mm；工作台最大快移速度为1m/min。 1.2 总体方案确定 （1）系统的运动方式及伺服系统 由于工件在移动的过程中没有进行切削，故应用点位控制系统。定位方式采用增量坐标控制。为了简化结构，降低成本，采用步进电机开环伺服系统驱动X-Y工作台。 （2）计算机系统 本设计采用了及MCS-51系列兼容的AT89S51单片机控制系统。它的主要特点是集成度高，可靠性好，功能强，速度快，有较高的性价比。 控制系统由微机部分、键盘、LED、I/O接口、光电偶合电路、步进电机、电磁铁功率放大器电路等组成。系统的加工程序和控制命令通过键盘操作实现。LED显示数控工作台的状态。
（3）X-Y工作台的传动方式 为保证一定的传动精度和平稳性，又要求结构紧凑，所以选用丝杠螺母传动副。为提高传动刚度和消除间隙，采用预加负荷的结构。 由于工作台的运动载荷不大，因此采用有预加载荷的双V形滚珠导轨。采用滚珠导轨可减少两个相对运动面的动、静摩擦系数之差，从而提高运动平稳性，减小振动。 考虑电机步距角和丝杆导程只能按标准选取，为达到分辨率的要求，需采用齿轮降速传动。 图1-1 系统总体框图
指导教师评定成绩： 审定成绩： 重庆邮电大学 移通学院 自动控制原理课程设计报告 系部： 学生姓名： 专业： 班级： 学号： 指导教师： 设计时间：2013年12 月 重庆邮电大学移通学院制
目录 一、设计题目 二、设计报告正文 摘要 关键词 设计内容 三、设计总结 四、参考文献
一、设计题目 《自动控制原理》课程设计（简明）任务书——供2011级机械设计制造及其自动化专业（4-6班）本科学生用 引言：《自动控制原理》课程设计是该课程的一个重要教学环节，既有别于毕业设计，更不同于课堂教学。它主要是培养学生统筹运用自动控制原理课程中所学的理论知识，掌握反馈控制系统的基本理论和基本方法，对工程实际系统进行完整的全面分析和综合。 一设计题目：Ｉ型二阶系统的典型分析与综合设计 二系统说明： 该Ｉ型系统物理模拟结构如图所示。 系统物理模拟结构图 其中：Ｒ＝1MΩ；C =1uF；R0=41R 三系统参量：系统输入信号：x(t)； 系统输出信号：y(t)；
四设计指标： 设定：输入为x(t)=a×1（t）（其中：a=5） 要求动态期望指标：M p﹪≤20﹪；t s≤4sec； 五基本要求： a)建立系统数学模型——传递函数； b)利用根轨迹方法分析和综合系统（学号为单数同学做）； c)利用频率特性法分析和综合系统（学号为双数同学做）； d)完成系统综合前后的有源物理模拟（验证）实验； 六课程设计报告： 1.按照移通学院课程设计报告格式写课程设计报告； 2.报告内容包括：课程设计的主要内容、基本原理； 3.课程设计过程中的参数计算过程、分析过程，包括： （1）课程设计计算说明书一份； （2）原系统组成结构原理图一张（自绘）； （3）系统分析，综合用精确Bode图一张； （4）系统综合前后的模拟图各一张（附实验结果图）； 4.提供参考资料及文献 5.排版格式完整、报告语句通顺； 6.封面装帧成册。
工业锅炉热工控制系统-过程控制课程设计报告书
目录 一、概述 -----------------------------------------------------------------------2 1．1工业锅炉概述 ----------------------------------------------------------------2 1．2国内工业锅炉发展状况 --------------------------------------------------------2 1．3国外工业锅炉发展状况 --------------------------------------------------------2 1．4工业锅炉的调节任务 ----------------------------------------------------------2 二、工业锅炉控制系统的基本任务和要求--------------------------------------------3 2．1给水控制系统 ----------------------------------------------------------------3 2．2过热蒸汽温度的调节系统 ------------------------------------------------------3 2．3燃烧调节系统 ----------------------------------------------------------------3 2．4锅炉的主要设计参数----------------------------------------------------------4 三、工业锅炉自动控制系统方案的设计----------------------------------------------4 3．1给水控制系统----------------------------------------------------------------4 3．1．1 锅炉汽包给水控制对象的特点 3．1．2锅炉汽包给水控制对象的动态特性 3．1．3测量给水控制系统仪表的选择 3．1．4给水控制系统的设计 3．1．5给水控制系统的工作原理及SAMA图 3．2过热蒸汽温度的调节系统-----------------------------------------------------10 3．2．1过热蒸汽温度的调节系统对象的动态特性
《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：王飞 学号：20106206 专业：自动化 年级：2010级 指导教师：李天华
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
本科课程设计（论文） 题目 机电液综合设计与实验 学 院 机械工程学院 年 级 07 专 业 机械工程及自动化 班 级 0708082 学 号 070808213 学生姓名 指导教师 张敬妹 管建峰 孟涛 论文提交日期 2010年1月5日
目录 1 任务书 1.1实验目的 1.2实验任务 2 课程设计 2.1 液压缸的设计计算 2.1.1 液压缸主要零件的材料 2.1 .2液压缸的内径D和活塞杆直径d的计算 2.1.3 液压缸壁厚的计算 2.1.4 液压缸工作行程的确定 2.1.5 缸盖厚度的确定 2.1.6 最小导向长度的确定 2.1.7校核d 2.6-2.12其它设计计算 3 综合实验 3.2.2 电气回路连接 3.2.3 基本工作过程 5 心得体会 参考文献 附录
1 任 务 书 1．1实验目的： 1. 熟悉、了解本实验台的组成 2. 掌握常见典型液压回路的设计、安装及调试 3. 掌握继电器控制电路的设计；PLC 控制程序的设计、安装及调试 4. 培养学生综合运用机械、液压、电气等知识及设计、安装调试等综合技能 1．2实验任务 （一）机械动作要求 ┏━━━━→┓ ┃ ┃工 进50 ┃快 退 ━━━━━━━━━━━→┓ ┗━━━━━━━←━━━━━━━ ━━┛ （二）设计参数 工作是最大负载F=8000N;液压缸工作压力为MPa p 00.21=;快进、快退速度V 快=5m/min;Ⅰ缸工进速度0.8m /m in V 1=;Ⅱ缸工进速度0.6m /m in V 11=;油缸内径与活塞杆直径比d/D=0.75;回油腔背压MPa p 5.02=;油路压力损失∑ΔP=0.3Mpa;Qmin=0.2L/min;夹紧油缸工作压力a 0.01P MP =夹;夹紧时间 m i n 2.00=夹T ;夹紧行程m 2.00=夹L 。 （三）设计内容 （1）绘制液压缸总图和绘制端盖零件图 （2）液压泵及匹配的电动机选择 （3）液压元件的选择 （4）按规定机械动作要求，设计液压传动系统原理图，设计电器控制系统 （5）液压传动装置的安装及电气控制系统的连接 （6）调试 2 液压传动系统的设计 2.1 选用液压元件如下表2-1： 图1-1
上海电力学院 自动控制原理实践报告 课名：自动控制原理应用实践 题目：水翼船渡轮的纵倾角控制 船舶航向的自动操舵控制 班级： 姓名： 学号：
水翼船渡轮的纵倾角控制 一．系统背景简介 水翼船(Hydrofoil)是一种高速船。船身底部有支架，装上水翼。当船的速度逐渐增加，水翼提供的浮力会把船身抬离水面(称为水翼飞航或水翼航行，Foilborne)，从而大为减少水的阻力和增加航行速度。 水翼船的高速航行能力主要依靠一个自动稳定控制系统。通过主翼上的舵板和尾翼的调整完成稳定化操作。该稳定控制系统要保持水平飞行地穿过海浪。因此，设计上要求系统使浮力稳定不变，相当于使纵倾角最小。 航向自动操舵仪工作时存在包括舵机（舵角）、船舶本身（航向角）在内的两个反馈回路：舵角反馈和航向反馈。 当尾舵的角坐标偏转错误!未找到引用源。，会引起船只在参考方向上发生某一固定的偏转错误!未找到引用源。。传递函数中带有一个负号，这是因为尾舵的顺时针的转动会引起船只的逆时针转动。有此动力方程可以看出，船只的转动速率会逐渐趋向一个常数，因此如果船只以直线运动，而尾舵偏转一恒定值，那么船只就会以螺旋形的进入一圆形运动轨迹。 二．实际控制过程 某水翼船渡轮，自重670t，航速45节（海里/小时），可载900名乘客，可混装轿车、大客车和货卡，载重可达自重量。该渡轮可在浪高达8英尺的海中以航速40节航行的能力，全靠一个自动稳定控制系统。通过主翼上的舵板和尾翼的调整完成稳定化操作。该稳定控制系统要保持水平飞行地穿过海浪。因此，设计上要求该系统使浮力稳定不变，相当于使纵倾角最小。
上图：水翼船渡轮的纵倾角控制系统 已知，水翼船渡轮的纵倾角控制过程模型，执行器模型为F（s）=1/s。 三．控制设计要求 试设计一个控制器Gc（s），使水翼船渡轮的纵倾角控制系统在海浪扰动D （s）存在下也能达到优良的性能指标。假设海浪扰动D（s）的主频率为w=6rad/s。 本题要求了“优良的性能指标”，没有具体的量化指标，通过网络资料的查阅：响应超调量小于10%，调整时间小于4s。 四．分析系统时域 1.原系统稳定性分析 num=[50]; den=[1 80 2500 50]; g1=tf(num,den); [z,p,k]=zpkdata(g1,'v'); p1=pole(g1); pzmap(g1) 分析：上图闭环极点分布图，有一极点位于原点，另两极点位于虚轴左边，故处于临界稳定状态。但还是一种不稳定的情况，所以系统无稳态误差。 2.Simulink搭建未加控制器的原系统（不考虑扰动）。
热工控制系统课程设计 题目燃烧控制系统 专业班级: 能动1307 姓名: 毕腾 学号: 02400402 指导教师: 李建强 时间: .12.30— .01.12
目录 第一部分多容对象动态特性的求取 (1) 1.1、导前区 (1) 1.2、惰性区 (2) 第二部分单回路系统参数整定 (3) 2.1、广义频率特性法参数整定 (3) 2.2、广义频率特性法参数整定 (5) 2.3分析不同主调节器参数对调节过程的影响 (6) 第三部分串级控制系统参数整定....................... (10) 3.1 、蒸汽压力控制和燃料空气比值控制系统 (10) 3.2 、炉膛负压控制系统 (10) 3.3、系统分析 (12) 3.4有扰动仿真 (21) 第四部分四川万盛电厂燃烧控制系统SAMA图分析 (24) 4.1、送风控制系统SAMA图简化 (24) 4.2、燃料控制系统SAMA图简化 (25) 4.3、引风控制系统SAMA图简化 (27) 第五部分设计总结 (28)
第一部分 多容对象动态特性的求取 某主汽温对象不同负荷下导前区和惰性区对象动态如下: 导前区: 136324815.02++-S S 惰性区: 1 110507812459017193431265436538806720276 .123456++++++S S S S S S 对于上述特定负荷下主汽温导前区和惰性区对象传递函数, 能够用两点法求上述主汽温对象的传递函数, 传递函数形式为 w(s)= n TS K )1(+,再利用 Matlab 求取阶跃响应曲线, 然后利用两点法确 定对象传递函数。 1.1 导前区 利用MATLAB 搭建对象传递函数模型如图所示:
目录 有害气体的检测、报警、抽排.................. . (2) 1 意义与要求 (2) 1.1 意义 (2) 1.2 设计要求 (2) 2 设计总体方案 (2) 2.1 设计思路 (2) 2.2 总体设计方框图 2.3 完整原理图 (4) 2.4 PCB制图 (5) 3设计原理分析 (6) 3.1 气敏传感器工作原理 (7) 3.2 声光报警控制电路 (7) 3.3 排气电路工作原理 (8) 3.4 整体工作原理说明 (9) 4 所用芯片及其他器件说明 (10) 4.1 IC555定时器构成多谐振荡电路图 (11) 5 附表一：有害气体的检测、报警、抽排电路所用元件 (12) 6.设计体会和小结 (13)
有害气体的检测、报警、抽排 1 意义与要求 1.1.1 意义 日常生活中经常发生煤气或者其他有毒气体泄漏的事故，给人们的生命财产安全带来了极大的危害。因此，及时检测出人们生活环境中存在的有害气体并将其排除是保障人们正常生活的关键。本人运用所学的电子技术知识，联系实际，设计出一套有毒气体的检测电路，可以在有毒气体超标时及时抽排出有害气体，使人们的生命健康有一个保障。 1.2 设计要求 当检测到有毒气体意外排时，发出警笛报警声和灯光间歇闪烁的光报警提示。当有毒气体浓度超标时能自行启动抽排系统，排出有毒气体，更换空气以保障人们的生命财产安全。抽排完毕后，系统自动回到实时检测状态。 2 设计总体方案 2.1 设计思路 利用QM—N5气敏传感器检测有毒气体，根据其工作原理构成一种气敏控制自动排气电路。电路由气体检测电路、电子开关电路、报警电路、和气体排放电路构成。当有害气体达到一定浓度时，QM—N5检测到有毒气体，元件两极电阻变的很小，继电器开关闭合，使得555芯片组成的多谐电路产生方波信号，驱动发光二极管间歇发光；同时LC179工作，驱使蜂鸣器间断发出声音；此时排气系统会开始抽排有毒气体。当气体被排出，浓度低于气敏传感器所能感应的范围时，电路回复到自动检测状态。
机电设备管理 课程设计说明书 设计题目: 机电设备维修员岗位应聘报告姓名: 学号: 指导教师:
背景 某机械制造企业为了适应市场需要，准备投资扩大再生产，迫切需要招聘机电设备规划及管理人员，根据机电设备综合管理要求，写一份应聘报告，阐述自己的管理理念，并详细制定一套管理方法及制度。 一、现代机电设备综合管理理念 1.1 设备综合管理 运用长远的，全面的，系统的观点为，采取一系列技术的，经济的，组织的措施，力求设备寿命周期费用最经济，综合效率最高，从而获得归佳经济效益。 1.2 设备管理的基本任务 设备管理的基本任务是正确贯彻执行党和国家的方针政策；根据国家及各部委颁布的法规、制度，通过技术、经济和管理措施，对生产设备进行综合管理。 1.3设备管理的主要目的 用技术上先进，经济上合理的装备，采取有效措施，保证设备高效率、长周期、安全、经济地运行，来保证企业获得最好的经济效益设备管理是企业管理的一个重要部分。 1.4 设备管理的主要内容 设备物质运动形态和设备价值运动形态的管理。设备物质运动形态是指设备的选型、购置、安装、调试、验收、使用、维护、修理、更新、改造、直到报废；对企业的自制设备还包括设备的调研、设计、制造等全过程的管理 1.5 设备管理的意义 设备管理是保证企业进行生产和再生产的物质基础，也是现代化生产的基础。它标志着国家现代化程度和科学技术水平。它对保证企业增加生产、确保产品质量、发展品种、产品更新换代和降低成本等，都具有十分重要的意义。
。 1.6 设备管理的具体任务 1 搞好企业设备的综合规划，对企业在用和需用设备进行调查研究，综合平衡，制定科学合理的设备购置、分配、调整、修理、改造、更新等综合性计划。 2 根据先进技术，经济合理原则，为企业提供（制造、购置、租赁等）最优的技术装备 3 制定和推行先进的设备管理和维修制度，以较低的费用保证设备处于最佳技术状态。提高设备完好率和设备利用率。 4 认真学习、研究。运用先进的监控、检测、维修手段和方法，灵活有效地采取各种维修方式和措施，搞好设备维修。 5 根据产品质量稳定提高，改造老产品，发展新产品和安全生产、节约能耗、改善环境保护等要求，有步骤地进行设备的改造和更新。 6 按照经济规律和设备管理规律的客观要求，组织设备管理工作。采取行政手段与经济手段相结合的方法，降低能源消耗费用和维修费用的支出，尽量降低设备周期的费用。 7 加强技术培训，造就一支素质较高的技术队伍随着化工企业向大型化、自动化和机电一体化等方面迅速发展。 8 搞好设备管理和维修方面的科学研究、经验总结和技术交流。 9 搞好备品配件的制造，为供应部门提供备品配件的外购、储备信息和计划。 10搞好设备管理要发动全体员工参与，形成从领导到群众，从设备管理部门到各有组织机构齐抓共管的局面。 二、设备日常的管理 2.1 前期的管理 2.1.1管理的主要内容 设计阶段的设备管理；设备的选型与购置；设备设计、制造阶段的设备管理。 2.1.2 设备选型时应考虑哪些因素 1 设备产生率与产品质量
自控课程设计课程设计(论文) 设计（论文）题目单位反馈系统中传递函数的研究 学院名称Z Z Z Z学院 专业名称Z Z Z Z Z 学生姓名Z Z Z 学生学号Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z 任课教师Z Z Z Z Z 设计（论文）成绩
单位反馈系统中传递函数的研究 一、设计题目 设单位反馈系统被控对象的传递函数为 ) 2)(1()(0 0++= s s s K s G （ksm7） 1、画出未校正系统的根轨迹图，分析系统是否稳定。 2、对系统进行串联校正，要求校正后的系统满足指标： （1）在单位斜坡信号输入下，系统的速度误差系数=10。 （2）相角稳定裕度γ>45o , 幅值稳定裕度H>12。 （3）系统对阶跃响应的超调量Mp <25%,系统的调节时间Ts<15s 3、分别画出校正前，校正后和校正装置的幅频特性图。 4、给出校正装置的传递函数。计算校正后系统的截止频率Wc 和穿频率Wx 。 5、分别画出系统校正前、后的开环系统的奈奎斯特图，并进行分析。 6、在SIMULINK 中建立系统的仿真模型，在前向通道中分别接入饱和非线性环节和回环非线性环节，观察分析非线性环节对系统性能的影响。 7、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响（自由发挥）。 二、设计方法 1、未校正系统的根轨迹图分析 根轨迹简称根迹，它是开环系统某一参数从0变为无穷时，闭环系统特征方程式的根在s 平面上变化的轨迹。 1）、确定根轨迹起点和终点。 根轨迹起于开环极点，终于开环零点；本题中无零点，极点为：0、-1、-2 。故起于0、-1、-2，终于无穷处。 2）、确定分支数。 根轨迹分支数与开环有限零点数m 和有限极点数n 中大者相等，连续并且对称于实轴；本题中分支数为3条。
热工控制系统课程设计 ----某直流锅炉给水控制系统设计 二○一○年十二月 目录 第一部分多容对象动态特性的求取 (2) 第二部分单回路系统参数整定 (4) 一、广义频率特性法参数整定 (5) 二、临界比例带法确定调节器参数 (6) 三、比例、积分、微分调节器的作用 (9) 第三部分串级控制系统参数整定 (10) 一、主蒸汽温度串级控制系统参数整定 (10) 二、给水串级控制系统参数整定 (13) 三、燃烧控制系统参数整定 (15)
第四部分 某电厂热工系统图分析 ........................................................ 16 参考文献： (19) 第一部分 多容对象动态特性的求取 选取某主汽温对象特定负荷下导前区和惰性区对象动态特性如下： 导前区： 1 40400657 .12++-s s 惰性区： 1 1891542269658718877531306948665277276960851073457948202 .1234567+++++++s s s s s s s 对于上述特定负荷下主汽温导前区和惰性区对象传递函数，可以用两点法求上述主汽温对象的传递
函数，传递函数形式为n Ts K s W )1()(+=，利用Matlab 求取阶跃响应曲线，然后利用两点法确定对象 传递函数。 导前区阶跃响应曲线： 图1-1 由曲线和两点法可得： 657.1=K 637.28,663.0657.14.0)(4.01==?=∞t y 165.61,326.1657.18.0)(8.02==?=∞t y 2092.25.0075.12 121≈=??? ? ??+-=t t t n ，8.2016.22 1≈+≈n t t T 即可根据阶跃响应曲线利用两点法确定其传递函数：2 ) 18.20(657 .1)(+-= s s W 惰性区阶跃响应曲线：
双容水箱液位串级控制系统课程设计 1. 设计题目 双容水箱液位串级控制系统设计 2. 设计任务 图1所示双容水箱液位系统，由水泵1、2分别通过支路1、2向上水箱注水，在支路一中设置调节阀，为保持下水箱液位恒定，支路二则通过变频器对下水箱液位施加干扰。试设计串级控制系统以维持下水箱液位的恒定。 1 图1 双容水箱液位控制系统示意图 3. 设计要求 1） 已知上下水箱的传递函数分别为： 111()2()()51p H s G s U s s ?==?+，22221()()1()()()201 p H s H s G s Q s H s s ??===??+。 要求画出双容水箱液位系统方框图，并分别对系统在有、无干扰作用下的动态过程进行仿真（假设干扰为在系统单位阶跃给定下投运10s 后施加的均值为0、方差为0.01的白噪声）； 2） 针对双容水箱液位系统设计单回路控制，要求画出控制系统方框图，并分别对控制系统在有、无干扰作用下的动态过程进行仿真，其中PID 参数的整定要求写出整定的依据（选择何种整定方法，P 、I 、D 各参数整定的依据如何），对仿真结果进行评述； 3） 针对该受扰的液位系统设计串级控制方案，要求画出控制系统方框图及实施方案图，对控制系统的动态过程进行仿真，并对仿真结果进行评述。 4.设计任务分析
系统建模基本方法有机理法建模和测试法建模两种，机理法建模主要用于生产过程的机理已经被人们充分掌握，并且可以比较确切的加以数学描述的情况；测试法建模是根据工业过程的实际情况对其输入输出进行某些数学处理得到，测试法建模一般较机理法建模简单，特别是在一些高阶的工业生产对象。对于本设计而言，由于双容水箱的数学模型已知，故采用机理建模法。 在该液位控制系统中，建模参数如下： 控制量：水流量Q ； 被控量：下水箱液位； 控制对象特性： 111() 2()()51 p H s G s U s s ?==?+（上水箱传递函数）； 22221()()1()()()201p H s H s G s Q s H s s ??= ==??+（下水箱传递函数）。 控制器：PID ； 执行器：控制阀； 干扰信号：在系统单位阶跃给定下运行10s 后，施加均值为0、方差为0.01的白噪声 为保持下水箱液位的稳定，设计中采用闭环系统，将下水箱液位信号经水位检测器送至控制器（PID ），控制器将实际水位与设定值相比较，产生输出信号作用于执行器（控制阀），从而改变流量调节水位。当对象是单水箱时，通过不断调整PID 参数，单闭环控制系统理论上可以达到比较好的效果，系统也将有较好的抗干扰能力。该设计对象属于双水箱系统，整个对象控制通道相对较长，如果采用单闭环控制系统，当上水箱有干扰时，此干扰经过控制通路传递到下水箱，会有很大的延迟，进而使控制器响应滞后，影响控制效果，在实际生产中，如果干扰频繁出现，无论如何调整PID 参数，都将无法得到满意的效果。考虑到串级控制可以使某些主要干扰提前被发现，及早控制，在内环引入负反馈，检测上水箱液位，将液位信号送至副控制器，然后直接作用于控制阀，以此得到较好的控制效果。 设计中，首先进行单回路闭环系统的建模，系统框图如下： 可发现，在无干扰情况下，整定主控制器的PID 参数，整定好参数后，分别改变P 、I 、D 参数，观察各参数的变化对系统性能的影响；然后加入干扰（白噪声），比较有无干扰两