長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)過(guò)程控制課程設(shè)計(jì)-流量比值控制

1、長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)過(guò)程控制課程設(shè)計(jì)流量比值控制佛山科技學(xué)院課程設(shè)計(jì)用紙%1. 設(shè)計(jì)任務(wù)分析1.1設(shè)計(jì)任務(wù)的描述在了解、熟悉和掌握雙閉環(huán)流量比值控制系統(tǒng)的工藝流程和生產(chǎn)過(guò)程 的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性的基礎(chǔ)之上，根據(jù)生產(chǎn)過(guò)程對(duì)控制系統(tǒng)所提出的安全性、 經(jīng)濟(jì)性和穩(wěn)定性要求，應(yīng)用控制理論對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行分析和綜合，最后采 用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)予以實(shí)現(xiàn)。1.2設(shè)計(jì)的冃的通過(guò)對(duì)一個(gè)完整的生產(chǎn)過(guò)程控制系統(tǒng)的課程設(shè)計(jì)，使我們進(jìn)一步加深 對(duì)過(guò)程控制系統(tǒng)課程中所學(xué)內(nèi)容的理解和學(xué)握，提高我們將過(guò)程檢 測(cè)與控制儀表、自動(dòng)控制原理、微機(jī)控制技術(shù)和過(guò)程工程基礎(chǔ) 等課程中所學(xué)到知識(shí)綜合應(yīng)用的能力。鍛煉學(xué)生的綜合知識(shí)應(yīng)用能力，讓 學(xué)生了解一般工

2、程系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法、步驟，系統(tǒng)的集成和投運(yùn)。從而培養(yǎng) 學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。1.3設(shè)計(jì)的要求1. 從組成、工作原理上對(duì)工業(yè)型流量傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)有一深刻的了 解和認(rèn)識(shí)。2. 分析控制系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)的動(dòng)態(tài)特性，從實(shí)驗(yàn)中獲得各環(huán)節(jié)的特性曲 線，建立被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型。3根據(jù)其數(shù)學(xué)模型，選擇被控規(guī)律和整定調(diào)節(jié)器參數(shù)。4在matlab ±進(jìn)行仿真，調(diào)節(jié)控制器參數(shù)，獲得最佳控制效果。5.了解和掌握自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方法，并在thj-2型高級(jí)過(guò)程 控制系統(tǒng)平臺(tái)上完成本控制系統(tǒng)線路連接和參數(shù)調(diào)試，得到最佳控制效果。6分析仿真結(jié)果與實(shí)際系統(tǒng)調(diào)試結(jié)果的差異，鞏固所學(xué)的知識(shí)。1.4本次設(shè)計(jì)的具體

3、耍求1.控制電磁閥的開(kāi)度實(shí)現(xiàn)流量的單閉環(huán)的pi調(diào)節(jié)。1佛山科技學(xué)院課程設(shè)計(jì)用紙2通過(guò)變頻器控制電磁閥運(yùn)行實(shí)現(xiàn)流量的單閉環(huán)的pi調(diào)節(jié)3用比例控制系統(tǒng)使副回路的流量跟蹤主回路的流量，滿足一定的工 藝牛產(chǎn)要求%1. 總體設(shè)計(jì)方案2.1方案論證根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況，比值控制系統(tǒng)可以選擇不同的控制方案，比值控 制系統(tǒng)的控制方案主要有開(kāi)環(huán)比值控制系統(tǒng)，單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)，雙閉 環(huán)比值控制系統(tǒng)幾種。方案一：?jiǎn)伍]環(huán)控制系統(tǒng)原理設(shè)計(jì)的系統(tǒng)框圖如圖2.1所示。圖2.1單閉環(huán)流量比值控制系統(tǒng)原理圖單閉環(huán)流量比值控制系統(tǒng)與串級(jí)控制系統(tǒng)相似，但功能不同?？梢?jiàn)， 系統(tǒng)中沒(méi)有主對(duì)象和主調(diào)節(jié)器，這是單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上與串

4、級(jí) 控制不同的地方，串級(jí)控制中的副變量是調(diào)節(jié)變量到被控變量之間總對(duì)象的一個(gè)中間變量，而在比值控制中，副流量不會(huì)影響主流量，這是兩者本 質(zhì)上的區(qū)別。方案二：在單閉環(huán)控制系統(tǒng)基礎(chǔ)上，增加一個(gè)主流量閉環(huán)控制系統(tǒng)，單閉環(huán)比 值控制系統(tǒng)就成為雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)，其方框圖如圖2.2所示。2佛山科技學(xué)院課程設(shè)計(jì)用紙圖2.2雙閉環(huán)流量比值控制系統(tǒng)原理圖雙閉環(huán)較之于單閉環(huán)而言更加復(fù)雜，選用的設(shè)備也更多，但對(duì)于實(shí)際 生產(chǎn)，生產(chǎn)效率和質(zhì)量十分重要，因此對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和精確度要求較高。 雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)主動(dòng)量的抗擾動(dòng)、定植控制，使主、從動(dòng)量均 比較穩(wěn)定，從而使總物料也比較平穩(wěn)，這樣，系統(tǒng)總負(fù)荷也將是穩(wěn)定。經(jīng)過(guò)

5、分析，當(dāng)系統(tǒng)處于穩(wěn)態(tài)時(shí)，比值關(guān)系是比較精確的；在動(dòng)態(tài)過(guò)程 中，比值關(guān)系相對(duì)而言不夠精確。另外，如果主流量處于不變的狀態(tài)，副 流量控制系統(tǒng)又相當(dāng)于一個(gè)定值控制系統(tǒng)。方案二的雙閉環(huán)流量比值控制系統(tǒng)，是在主流量也需要控制的情況下, 增加一個(gè)主流量閉環(huán)控制系統(tǒng)構(gòu)成的，由于增加了主流量閉環(huán)控制系統(tǒng)， 主流量得以穩(wěn)定，從而使得總流量能保持穩(wěn)定。雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)主要應(yīng)用于總流量需要經(jīng)常調(diào)整的場(chǎng)合。如果沒(méi) 有這個(gè)要求，兩個(gè)單獨(dú)的閉環(huán)控制系統(tǒng)也能使兩個(gè)流量保持比例關(guān)系，僅 僅在動(dòng)態(tài)過(guò)程中，比例關(guān)系不能保證。佛山科技學(xué)院課程設(shè)計(jì)用紙2.2方案選擇通過(guò)方案的論證可知，單閉環(huán)流量比值控制系統(tǒng)適用于負(fù)荷變化不大, 主

6、流量不可控制，兩種物料間的比值要求較精確的生產(chǎn)過(guò)程。而雙閉環(huán)流 量比值控制系統(tǒng)適用于主副流量擾動(dòng)頻繁，負(fù)荷變化較大，同時(shí)保證主、 副物料總量恒定的生產(chǎn)過(guò)程。該設(shè)計(jì)針對(duì)控制對(duì)象，主流量選擇為氯化鉀液體，而副流量則選擇是 硫酸液體，實(shí)際生產(chǎn)中，由于這兩種化學(xué)成分并不十分穩(wěn)定，因而可能造 成擾動(dòng)頻繁，并且屬于負(fù)荷變化較大。經(jīng)過(guò)分析，選擇方案二的雙閉環(huán)流量比值控制系統(tǒng)來(lái)設(shè)計(jì)該生產(chǎn)控制 系統(tǒng)更為合適。2.3雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，經(jīng)常遇到生產(chǎn)工藝要求兩種或多種物料流量 成一定比例關(guān)系的問(wèn)題，一旦比例失調(diào)，就會(huì)影響生產(chǎn)的正常進(jìn)行，影響 產(chǎn)品質(zhì)量，浪費(fèi)原料，消耗動(dòng)力，造成環(huán)境污染，甚至

7、產(chǎn)生生產(chǎn)事故。如 硝酸生產(chǎn)中的氨氧化爐，其進(jìn)料是氨氣和空氣，兩者的流量必須具有一個(gè) 合適的比例，因?yàn)榘痹诳諝庵械暮?，低溫時(shí)在1528%之間，高溫時(shí)在 14-30%之間都有可能產(chǎn)生爆炸的危險(xiǎn)，嚴(yán)格控制其比例，使其不進(jìn)入爆 炸范圍，對(duì)于安全生產(chǎn)來(lái)說(shuō)十分重要。這種用來(lái)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)或兩個(gè)以上參數(shù) 之間保持一定比值關(guān)系的過(guò)程控制系統(tǒng)，均稱為比值控制系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)被控對(duì)象為電動(dòng)閥支路的流量和變頻器一磁力泵支路的流量， 毎個(gè)支路上分別裝有流量傳感器對(duì)支路的流量進(jìn)行測(cè)量，電動(dòng)閥支路的流 量是系統(tǒng)的主動(dòng)量q1,變頻器一磁力泵支路的流量是系統(tǒng)的從動(dòng)量q2。 要求從動(dòng)量q2能跟隨主動(dòng)量q1的變化而變化，而口兩者間保持一

8、個(gè)定值 的比例關(guān)系，即q2 / q1 = k,同時(shí)耍求保證主動(dòng)量與從動(dòng)量保持總量恒定。雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖，如圖2.34佛山科技學(xué)院課程設(shè)計(jì)用紙圖2.3雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖2.4雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)的特點(diǎn)與分析雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)主動(dòng)量的抗擾動(dòng)、定值控制，使從動(dòng)量均 比較穩(wěn)定，從而使總物料也比較平穩(wěn)，這樣，系統(tǒng)總負(fù)荷也將是穩(wěn)定。雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)另一優(yōu)點(diǎn)是升降負(fù)荷比較方便，只需緩慢改變主 動(dòng)量控制的給定值，這樣從動(dòng)量自動(dòng)跟蹤升降，并保持原來(lái)比值不變。雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)中的兩個(gè)控制回路是通過(guò)比值器發(fā)生聯(lián)系的，若 除去比值器，則為兩個(gè)獨(dú)立的單回路系統(tǒng)。事實(shí)上，若采用兩個(gè)獨(dú)立的單 回路

9、系統(tǒng)同樣能實(shí)現(xiàn)它們之間的比值關(guān)系，但只能保證靜態(tài)比值關(guān)系。當(dāng) 需要實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)壁紙關(guān)系時(shí)，比值器就不能省。雙閉環(huán)比值控制所用設(shè)備較多、投資較高，而且運(yùn)行投入比較麻煩, 只有在工業(yè)特定要求（如嚴(yán)格控制兩種物料比例）的情況下使用。%1. 實(shí)驗(yàn)裝置說(shuō)明及使用3.1系統(tǒng)簡(jiǎn)介"thj-2型高級(jí)過(guò)程控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置”是基于工業(yè)過(guò)程的物理模擬對(duì)象，它集自動(dòng)化儀表技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)，通訊技術(shù)，自動(dòng)控制技術(shù)為一體的多功能實(shí)驗(yàn)裝置。該系統(tǒng)包括流量、溫度、液位、壓力等熱工參數(shù),可實(shí)佛山科技學(xué)院課程設(shè)計(jì)用紙現(xiàn)系統(tǒng)參數(shù)辨識(shí)，單回路控制，串級(jí)控制，前饋一反饋控制，比值控 制，解耦控制等多種控制形式。3.2系統(tǒng)組成本實(shí)

10、驗(yàn)裝置由被控對(duì)象和控制儀表兩部分組成。系統(tǒng)動(dòng)力支路分兩路: 一路由三（380v交流）磁力驅(qū)動(dòng)泵、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、直流電磁閥、渦輪流量 計(jì)及手動(dòng)調(diào)節(jié)閥組成；另一路由日本三菱變頻器、三相磁力驅(qū)動(dòng)泵（220v 變頻）、渦輪流量計(jì)及手動(dòng)調(diào)節(jié)閥組成。壓力傳感器、變送器：采用工業(yè)用的擴(kuò)散硅壓力變送器，含不銹鋼隔 離膜片，同時(shí)采用信號(hào)隔離技術(shù)，對(duì)傳感器溫度漂移跟隨補(bǔ)償。壓力傳感 器用來(lái)對(duì)上、中、下水箱的液位進(jìn)行檢測(cè)，其精度為0.5級(jí)，因?yàn)闉槎€ 制，故工作時(shí)需串接24v直流電源。溫度傳感器：本裝置采用六個(gè)ptloo傳感器，分別用來(lái)檢測(cè)上水箱出 口、鍋爐內(nèi)膽、鍋爐夾套以及盤管的水溫。經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)器的溫度變送器，可 將

11、溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成420madc電流信號(hào)。ptloo傳感器精度高，熱補(bǔ)償 性較好。流量傳感器、轉(zhuǎn)換器：流量傳感器分別用來(lái)對(duì)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥支路、變頻 支路及盤管出口支路的流量進(jìn)行測(cè)量。渦輪流量計(jì)型號(hào)：lwgy-10,流量 范圍：01.2m3/h,精度：1.0%o輸出：420ma標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。本裝置用了 三套渦輪流量傳感器、變送器。電動(dòng)調(diào)節(jié)閥：采用智能型電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，用來(lái)進(jìn)行控制回路流量的調(diào)節(jié)。 電動(dòng)調(diào)節(jié)閥型號(hào)為：qsvpj6k。具有精度高、控制單元與電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)一 體化、操作方便等優(yōu)點(diǎn)，控制信號(hào)為420madc或15v dc,輸出4 20ma dc的閥位信號(hào)，使用和校止非常方便。變頻器：本裝置采用日本三菱變頻

12、器，控制信號(hào)輸入為420madc 或05vdc, -220v變頻輸出用來(lái)驅(qū)動(dòng)三相磁力驅(qū)動(dòng)泵。佛山科技學(xué)院課程設(shè)計(jì)用紙 水泵：本裝置采用磁力驅(qū)動(dòng)泵，型號(hào)為16cq-8p,流量為32升/分,揚(yáng)程為8米，功率為180wo本裝置采用兩只磁力驅(qū)動(dòng)泵。一只為三相380v 恒壓驅(qū)動(dòng)，另一只為三相變頻220v輸出驅(qū)動(dòng)?？梢葡鄐cr調(diào)壓裝置：采用可控硅移相觸發(fā)裝置，輸入控制信號(hào)為420ma標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)。輸出電壓用來(lái)控制加熱器加熱，從而控制鍋爐的溫度。電磁閥：在本裝置中作為電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的旁路，起到階躍干擾的作用。電磁閥型號(hào)為：2w-160-25 ；工作壓力：最小壓力為okg/cm 2,最大壓力 為7kg/cm 2

13、；工作溫度：一580°c。圖3.1裝置總貌圖3.3操作前準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)前，耍對(duì)被控對(duì)象及其控制系統(tǒng)所涉及的儀器儀表有清楚的認(rèn)識(shí)。先將儲(chǔ)水箱中貯足水量，電動(dòng)調(diào)節(jié)閥可以通過(guò)閥fl-1>磁力泵、fl-2> f1-8流至下水箱。變頻器一磁力泵支路可以通過(guò)閥f2l、變頻器控制的磁力泵、 閥f2-5流至下水箱。兩個(gè)支路的流量傳感器分別為ft1與ft2o具體管道 開(kāi)關(guān)及器件位置如圖所示：圖3.2管道開(kāi)關(guān)及器件位置圖ai 智能調(diào)節(jié)儀 1 設(shè)置參考：;sn=33;cf=0;addr=l;sv=15； dih=100;dil=0; 調(diào)節(jié)儀 2： sn=32;cf=8;addr=2; dih=100

14、;dil=0;電動(dòng)調(diào)節(jié)閥使用：電動(dòng)閥上電后切不可用手來(lái)旋轉(zhuǎn)黑色手輪，斷開(kāi)控 制信號(hào)后，閥位有保持功能，也不可旋轉(zhuǎn)手輪，只有在斷開(kāi)ac220v后， 才可使用手動(dòng)，在一般情況下無(wú)須手動(dòng)。3.4控制面板接線說(shuō)明控制面板如圖3.3所示7佛山科技學(xué)院課程設(shè)計(jì)用紙圖3.3控制血板圖 強(qiáng)電部分：三相電源輸岀u、v、w接到380v 磁力泵的輸入u、v、w端；變頻器輸出端a、b、c接到220v磁力泵輸入 a、b、c端；單相i的l、n并聯(lián)接到調(diào)節(jié)儀1和調(diào)節(jié)儀2的l、n端；單 相ii的l、n端接到電動(dòng)調(diào)節(jié)閥電源的l、n端；單相iii的l、n端接到比 值器電源的l、n端；弱電部分：電動(dòng)閥支路流量ft1信號(hào)并聯(lián)接到調(diào)節(jié)

15、儀1的1、2輸 入端和比值模塊電壓輸入1的+、端，比值模塊的電壓輸出+、端對(duì)應(yīng)接 到調(diào)節(jié)儀2的2、2端，ft2信號(hào)+、端對(duì)應(yīng)接到調(diào)節(jié)儀2的3、2輸入端; 調(diào)節(jié)儀1的輸出7、5端對(duì)應(yīng)接到電動(dòng)調(diào)節(jié)閥控制信號(hào)+、端，調(diào)節(jié)儀2 的輸出7、5端對(duì)應(yīng)接到變頻器420ma控制信號(hào)輸入+、端，變頻器stf 端、sd端和rh端短接；24v電源輸出+、端接到流量計(jì)電源輸入+、端。變頻器使用：開(kāi)啟變頻器后，其指示燈會(huì)自動(dòng)工作在“ext”外部控 制狀態(tài)下，當(dāng)我們?cè)O(shè)置好參數(shù)（p30=l, p53=l, p62=4）選擇正轉(zhuǎn)（將stf 和sd短接）再將dc4-20ma控制信號(hào)給到變頻器信號(hào)輸入端子去，就可 以口動(dòng)控8佛山

16、科技學(xué)院課程設(shè)計(jì)用紙制了，英中05v電壓輸入不可用。手動(dòng)控制頻率時(shí)，可在控制信號(hào)線和止反轉(zhuǎn)短接線都拔下的情況下, 按下“pu/ext”按鈕，就可將變頻器的工作狀態(tài)從ext切到pu狀態(tài)下， 將頻率調(diào)到某一值，按下“set”鍵，這時(shí)會(huì)有f和設(shè)定值交替閃爍3秒的 狀態(tài)，表示設(shè)定成功，按下“run”鍵，變頻器會(huì)自動(dòng)運(yùn)行到設(shè)定頻率， 在運(yùn)行狀態(tài)下，可通過(guò)旋轉(zhuǎn)頻率設(shè)定器來(lái)調(diào)整當(dāng)前運(yùn)行頻率。注意切不可 在變頻器帶電機(jī)運(yùn)行時(shí)，拔下任一根強(qiáng)電輸入輸出線，造成變頻器在運(yùn)行 狀態(tài)下突然斷電或電機(jī)缺相，先將變頻器停止（按下“stop” ）鍵，再 在斷開(kāi)變頻器輸入電源的情況下接線。磁力驅(qū)動(dòng)泵1為380v磁力驅(qū)動(dòng)泵，磁力

17、驅(qū)動(dòng)泵2為220v磁力驅(qū)動(dòng)泵。 本實(shí)驗(yàn)采用變頻器控制泵打水，所以用到的泵為220v磁力驅(qū)動(dòng)泵，開(kāi)啟 實(shí)驗(yàn)設(shè)備前謹(jǐn)記保證f2-1閥門處于打開(kāi)的狀態(tài)。ai智能調(diào)節(jié)儀部分設(shè)置參數(shù)解釋：sn （輸入規(guī)格）sn=32： 0.2iv (100mv-500mv)sn=33： 15v 電壓輸入 dip （小數(shù)點(diǎn)位）dil （輸入下限顯示值）dih （輸入上限顯示值）opl （調(diào)節(jié)器輸出下限值）oph （調(diào)節(jié)器輸出上限值）cf （系統(tǒng)功能選擇）cf=o為反作用調(diào)節(jié)方式cf=8為有分段功能限制功能的反作用調(diào)節(jié)方 式addr （通訊地址）9佛山科技學(xué)院課程設(shè)計(jì)用紙run （運(yùn)行狀態(tài)及上電信號(hào)處理）run=0手動(dòng)調(diào)節(jié)

18、狀態(tài)run=l自動(dòng)調(diào)節(jié)狀態(tài)%1. 單回路參數(shù)整定由于電動(dòng)閥跟變頻器控制下的磁力泵的過(guò)程傳遞函數(shù)是未知的，因此 我們必須對(duì)這測(cè)出這兩個(gè)被控對(duì)象特性。4.1被控對(duì)象特性的測(cè)試方法w （os）=通過(guò)分析建?？芍?，其數(shù)學(xué) 模型為：若令ql（s）作為階躍擾動(dòng)，即ql（s）=貝h （s）二，hkql（s）=ts?l x0x0kx0k/tx=k- 11sss?s?tt?tt對(duì)上式取拉氏反變換得h（t）=kxo（l-e 式中t二rc位時(shí)間常數(shù)，k為放大系數(shù)。當(dāng) t8時(shí),h(8)二kxo,因而有 k=h(°°)/xo.當(dāng) t二t 時(shí)，則有：h(t)=kx0(l-e-l)=0.632kx0=0

19、.632h(°°)由上可知一階慣性環(huán)節(jié)的響應(yīng)曲線是一單調(diào)上升的指數(shù)函數(shù)，如圖7 所示。當(dāng)由實(shí)驗(yàn)求得圖4.1所示的階躍響應(yīng)曲線后，該曲線上升到穩(wěn)態(tài)值 的63%0所對(duì)應(yīng)的時(shí)間，就是時(shí)間常數(shù)t。10佛山科技學(xué)院課程設(shè)計(jì)用紙圖4.1階躍響應(yīng)曲線4.2電動(dòng)閥傳遞函數(shù)測(cè)試圖為電動(dòng)閥輸入與輸出特性的方框圖:圖4.2電動(dòng)閥輸入與輸出特性方框圖在t0時(shí)給電動(dòng)閥的輸入量，得出相應(yīng)的曲線。如圖4.3所示圖4.3電動(dòng)閥的輸入量特性曲線圖當(dāng) t&gt；8時(shí)，h(8)=k0,因而有 k=h(8)/ 入。故 k=3.7668/0.4=9.41為了方便計(jì)算y?(tl)=039, y?(t2)=06

20、3,則可得xxo二輸出穩(wěn)態(tài)值/階躍 輸 t0二2 (t2-tl)11佛山科技學(xué)院課程設(shè)計(jì)用紙?=2tl-t2?可求得 t0=1.572s ?6.444ske?s而 h(s)二 l?ts9.41e?6.444s故 h(s)二 l?1.572s4. 3變頻器一一磁力泵傳遞函數(shù)測(cè)試圖為變頻器一一磁力泵輸入與輸出特性的方框圖：圖4.4磁力泵輸入與輸出特性圖與電動(dòng)閥傳遞函數(shù)相同，得出英相應(yīng)曲線如圖4.5所示：12佛山科技學(xué)院課程設(shè)計(jì)用紙圖4.5磁力泵輸入與輸出特性曲線圖同理，當(dāng)t一>°°時(shí)，h(8)=k0,因而有k二h ( °°) /階躍輸入。故 k

21、=6.3229/0.4=15.807為了方便計(jì)算y?(t2)二0.39, y?(t2)二0.63,則可得xxo二輸出穩(wěn)態(tài)值/tl=2(t2-tl)?=2tl-t2?可求得 tl=2.88s ?7.248ske?s而 h(s)二 l?ts15.807e?7.428s故 h(s)二 l?2.88s佛山科技學(xué)院課程設(shè)計(jì)用紙4. 4用matlab進(jìn)行仿真如圖4.6所示為電動(dòng)閥、變頻器磁力泵兩個(gè)回路在matlab的仿 真：圖4.6 matlab仿真原理圖其中兩個(gè)回路的比例度&分別為40%和50%, i值都為0.5,仿真 的響應(yīng)曲線如圖4.7和圖4.8所示：圖4.7主變量流量曲線圖圖4.8

22、副變量流量曲線圖14佛山科技學(xué)院課程設(shè)計(jì)用紙說(shuō)明：左圖為電動(dòng)閥回路相應(yīng)曲線，右圖為變頻器一一磁力泵響應(yīng)曲 線，圖中對(duì)y軸上進(jìn)行了放大，以更好地顯示波形在1附近的變化情況, 由觀察可得，這種pi設(shè)置基本能夠使響應(yīng)曲線穩(wěn)定在1左右。%1. 比值控制系統(tǒng)參數(shù)調(diào)節(jié)5.1比值系數(shù)的計(jì)算設(shè)流量變送器的輸出電流與輸入流量間成線性關(guān)系，當(dāng)流量q由0- qmax變化時(shí)，相應(yīng)變送器的輸出電流為4-20mao由此可知，任一瞬間 主動(dòng)流量q1和從動(dòng)流量q2所對(duì)應(yīng)變送器的輸出電流分別為i1=q1?16?4qlmaxq2?16?4q2maxl2=式中qlmax和q2max分別為qi和q2最大流量值。設(shè)工藝要求q2/q9k

23、,則式（1）可改寫為ql=（ll?4）qlmax 16同理式（2）也可改寫為q2=（l2?4）q2max 16于是求得q2l2?4q2max= qlmaxqlll?4折算成儀表的比值系數(shù)k = k為：qlmax q2max15佛山科技學(xué)院課程設(shè)計(jì)用紙5.2比值控制系統(tǒng)參數(shù)的整定按單回路的鎮(zhèn)定方法分別鎮(zhèn)定調(diào)節(jié)器1、2的pid參數(shù)，但在具體操作 中先整定調(diào)節(jié)器1的參數(shù)，待主回路系統(tǒng)穩(wěn)定后，在整定從動(dòng)回路中的調(diào) 節(jié)器2 （cf二8,即外給定）的參數(shù)。在主回路運(yùn)用上面提到的pi值，輸出流量調(diào)劑時(shí)間稍長(zhǎng)，系統(tǒng)在長(zhǎng)時(shí) 間運(yùn)行以后有一點(diǎn)偏差，因此稍為減小p的作用，適當(dāng)加大i的值。根據(jù) 工藝要求，從余差、衰減

24、率、最大偏差、過(guò)渡時(shí)間考慮設(shè)置，主從回路的 pi現(xiàn)場(chǎng)整定如下表所示：%1. 結(jié)果分析6.1給定階躍響應(yīng)曲線圖6.1給定階躍響應(yīng)曲線圖圖6.1為主回路曲線，紅線表示給定值的變化，從給定流量20上升到 30作為輸入，綠線表示輸出值的變化，由圖可以看出輸出值在輸入值變化 一段時(shí)間后能自動(dòng)跟蹤輸入值，而且偏差不大，基本符合要求。16佛山科技學(xué)院課程設(shè)計(jì)用紙圖6.2從動(dòng)回路曲線圖圖6.2為從動(dòng)回路曲線，紅線是自動(dòng)跟蹤主回路輸出值作為從動(dòng)回路 的輸出值，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。在比例控制系統(tǒng)中，采用了 k二1的比值控制, 因此主回路的輸岀值與從動(dòng)回路的輸出值比值為lo紫色線是從動(dòng)回路 的輸出量，由圖能清楚地看到輸出流量基本與輸入值重合，從