1、過程控制系統(tǒng)課程設(shè)計,設(shè)計課題一（必做）： 工業(yè)被控過程建模與控制器的工程整定 設(shè)計選題二（選做）： 工業(yè)過程控制系統(tǒng)計算機監(jiān)控界面的設(shè)計,必做選題設(shè)計內(nèi)容,三大部分： 工業(yè)被控過程的機理建模 工業(yè)被控過程的試驗建模 控制系統(tǒng)的工程整定,工業(yè)被控對象,典型控制系統(tǒng)框圖（單閉環(huán)）,廣義被控對象,工業(yè)被控過程的建模,機理法 試驗法（分為：時域法；頻域法；統(tǒng)計相關(guān)法） 混合建模 本設(shè)計中使用時域法中的階躍響應(yīng)曲線法：對處于開環(huán)、穩(wěn)態(tài)的被控過程，使其輸入量作階躍變化，測得被控過程的階躍響應(yīng)曲線，求出被控過程輸入與輸出之間的動態(tài)數(shù)學關(guān)系傳遞函數(shù)。,工業(yè)被控過程的建模,切線法確定一階環(huán)節(jié)參數(shù),MATLAB

2、 軟件簡介,MATLAB這個詞代表“矩陣實驗室”（matrix laboratory）。它的基本數(shù)據(jù)元素是沒有維數(shù)限制的陣列（矩陣）。,MATLAB 軟件簡介,MATLAB是一種高效的工程計算語言，其典型應(yīng)用主要包括以下幾個方面：數(shù)學計算； 算法開發(fā)； 系統(tǒng)建模和仿真； 數(shù)據(jù)分析和可視化； 科學和工程繪圖；,MATLAB變量,定義變量并給變量賦值命令 可直接在命令窗口中輸入：變量名=元素值。例如定義變量A為矩陣,MATLAB變量,可直接在命令窗口中輸入A=1,2,3,4;5,6,7,8;9,10,11,12。 注意：同一行內(nèi)不同列元素用空格或逗號分隔開，不同行之間用分號分隔。又如可直接在命令窗

3、口中輸入一個行向量A=1,2,3,4,5。,MATLAB二維繪圖簡介,使用plot命令繪制圖形,其中x,y可為向量或矩陣 ,當x,y同為n維向量時，使用該命令，將繪制出以向量x的元素為橫坐標，y向量對應(yīng)元素為縱坐標的圖形。,控制器參數(shù)工程整定方法,方法一：經(jīng)驗法：根據(jù)經(jīng)驗和先驗知識確定一組參數(shù)，然后根據(jù)各參數(shù)的影響，調(diào)整參數(shù)，直至滿意為止。,控制器參數(shù)工程整定方法,方法二：臨界比例度（帶）法： 比例度（帶）(%) ：與比例系數(shù)Kc成反比關(guān)系。 這種整定方法是在閉環(huán)情況下進行的。設(shè)TI=，TD=0 ，使控制器工作在純比例情況下，將比例帶由大逐漸變小(對應(yīng)的比例系數(shù)Kc由小逐漸變大)，使系統(tǒng)的輸出

4、響應(yīng)呈現(xiàn)等幅振蕩。,臨界比例度法,臨界比例度法整定經(jīng)驗公式,最后對參數(shù)進行微調(diào)，直到動態(tài)過程滿意為止。,控制器參數(shù)工程整定方法,方法三：衰減曲線法：在閉環(huán)系統(tǒng)中，先把控制器設(shè)置為純比例作用，然后把 比例帶由大逐漸減小(對應(yīng)的比例系數(shù)Kc由小逐漸變大) ，加階躍擾動觀察輸出響應(yīng)的衰減過程，直至出現(xiàn)4:1衰減過程為止。,衰減曲線法,這時的比例帶稱為4:1衰減比例帶，用S表示之。相鄰兩波峰間的距離稱為4:1衰減周期TS，記錄S和TS。,衰減曲線法,按如下經(jīng)驗公式整定,最后對參數(shù)進行微調(diào)，直到動態(tài)過程滿意為止。,方法四：響應(yīng)曲線法：如果被控對象是一階慣性環(huán)節(jié) ，或具有很小滯后的一階慣性環(huán)節(jié)，若用臨界比

5、例帶法或阻尼振蕩法（4:1衰減）就有難度。對于這種情況，可采用下述的響應(yīng)曲線法來整定控制器的參數(shù)。,控制器參數(shù)工程整定方法,響應(yīng)曲線法,方法三：響應(yīng)曲線法：,令控制器的輸出為幅度為x0,的階躍信號，則對象經(jīng)測量變送器后的輸出Y（t）。,響應(yīng)曲線法,由該圖可確定、T和 Kc。,響應(yīng)曲線法,通過下式將比例系數(shù)轉(zhuǎn)化為比例度：,響應(yīng)曲線法,利用下表所示的經(jīng)驗公式，就可計算出對應(yīng)于衰減率為4:1時控制器的相關(guān)參數(shù)。,使用MATLAB建立仿真模型,首先在命令窗口中鍵入“simulink”命令或在MATLAB工具條上用鼠標左鍵單擊相應(yīng)的工具按鈕都可以起動simulink模塊庫瀏覽器窗口。,simulink模塊庫瀏覽器窗口,模塊庫目錄樹,新建仿真模型,設(shè)置仿真時間,設(shè)置各模塊參數(shù) 、保存模型 、運行仿真,上述仿真模型各個模塊可從Continuous、Math Operations、Sinks、Sources子庫中找到。,被控對象的單位階躍響應(yīng)數(shù)據(jù),被控對象的單位階躍響應(yīng)數(shù)據(jù)見任務(wù)書。 注意：數(shù)據(jù)分為3個版本，分別對應(yīng)學號：3n，3n+1，3n+2。,設(shè)計報告內(nèi)容及格式要求,詳細要求見設(shè)計任務(wù)書。 注意： 封面和評分表使用統(tǒng)一給定的格式。 將任務(wù)書裝訂到設(shè)計報告的最