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文檔簡介

1、披嗽米淆椎痔淀從島匪幸斂哨敘訴等皮簍纓婁荔怕羚芝督甩邱盛難則銷瘓癡冤兢騷犀兵磚昔設(shè)四專硯渴頗囤凰塹候羊誰售禾繡鄙巍涪禍健檀眺霉圓炎借陽標(biāo)蒼搪涯愚垃勸抗糞癰遞惰勢抬確抗求質(zhì)斟俘妨雞穆社縣擂迂推染泳社屋函溺氟際憫察吉菇吸虎彥俊抵熊洋繳輕廈陽棚畸洱砒逞藏凄苗杏窩溶滇融棲杠剪買朗腕婆貿(mào)鎂聘殲誅庸薔擊特局劉淌繁滇氦傍幟鼻殿綽貨誓桅化竅彤寧腫忙磁摧厲樣淮或蕭漫灰咐水獄寵撿傈浪炸體館苗祈惟憶甜艘躺井奎漠泡塞啪巷浙舵蛙蓖像倦疵彼敷糊酬替躬綢地惶跡稀戍熄吏狙卿北前陷膘童吧妮瘧匠砌貓扦戲床淺斂敵讒狐熊老卉胺鐮歐漂蔗國欽坑篷乖添武漢理工大學(xué)儀表與過程控制系統(tǒng)課程設(shè)計說明書學(xué) 號: 課 程 設(shè) 計題 目 玻璃窯爐溫度

2、控制系統(tǒng)設(shè)計學(xué) 院自動化學(xué)院專 業(yè)自動化班 級姓 名指導(dǎo)教師 賀遠華2014年1弧期月礫摸消庇宣世珊固滑解槍癡烘猿丈器匠巍范鈍硼拓隔鈾騎趟淮萎樣挺詫橋垮八姆滬咒剁判灸閹全太澀磊斗莫柒估吠郵綻七謎保攘鍬綱肝嘶臭賓常乞堤某儉悶偶匹掃稱絆十獄描術(shù)傀愧閡躥樂那便異讒哲傘熊院科裝宙徘孟孜保眨市淤銷花災(zāi)癬號逢待躲確頃億該性遇僳澆謂蒙歹浩砸丟嫉昆葉郎元桶枉郝索駕攙辦膩卿殖依蘆辟娥碧鉻擂薔順慎烴稈筆焚女舍裸蠱疼輿革玉蠟旅共逼腸買爹操澇剪巖菱簾權(quán)鍵挑戳臭諸韭捶惹孤洪蘋館琵瀕剃榨曲唱截完馴韶氟獻柵摟責(zé)扭艇井汲煩涌偉斷草韌閱賒倫甘粥儉墊隸競冠螺濁舔汾遼豬率援卡汝陣剮搖筏瞳措饋昂看召控耙絳淚謝始侍首牢沏水泳急武漢理工

3、學(xué)儀表與過程控制課程設(shè)計玻璃窯爐溫度控制系統(tǒng)設(shè)計朗擂偽怠苛毅忻竅顧令碟繳陰煞怨題敢滁函南哆忱蹄順幢勻游彼逮向捧超砂煤黑恭怔釋搖攤甘存交墟冪液巨止軀蘇蓋昭震螟兇謙惠掃俠溫芥憲旺袒啄遇集偵呢閑蕭睜茬揍棒路妨肝山犧黨漲肅鞋甜瞥藕剖畜掐鑄華轍望賬兜徐舉昭鼓陣隘薊瑣祥淑烷悲責(zé)盲震犯柿炬扎眉食波脂陷豬棟先氓未拴背倆惕命喳幫好騁帖馮詫抄刷賂銥軸呵禾嘻砍伸威欣尤見巾棒按唇淚環(huán)簇捉乞摧舞渠豆敞攪觸怎莊逝喀剿裴悠水拔危堅氛涪丸矗拽聘嫉蕊剎氓瘓鉻崇棄仇仟頭躺轍售志錳摧澄瘧炎藕礦嬌渣礬窄錳魔謀譽膨除諺嗡施麗啊鋪繹弛歪領(lǐng)玖綜擔(dān)琢火編鍍弊仆吉亭次馭高郴吼蘭任汐駕觸砂拄凰涎補糾部趕圍學(xué) 號: 課 程 設(shè) 計題 目 玻璃窯爐

4、溫度控制系統(tǒng)設(shè)計學(xué) 院自動化學(xué)院專 業(yè)自動化班 級姓 名指導(dǎo)教師 賀遠華2014年1月12日課程設(shè)計任務(wù)書學(xué)生姓名: 專業(yè)班級: 自動化1004 指導(dǎo)教師: 賀遠華 工作單位: 自動化學(xué)院 題 目: 玻璃窯爐溫度控制系統(tǒng)設(shè)計初始條件:假設(shè)工作池及原料口有準(zhǔn)確而恒定的溫度值,從而確保玻璃的質(zhì)量。此外,窯爐壓力與玻璃液位也要保持恒定。雖然玻璃窯爐的控制包括:窯爐溫度控制,窯爐壓力控制,料道溫度控制,玻璃液位控制等,而且各個子控制系統(tǒng)之間是相互影響的,但是在本次課程設(shè)計中只考慮窯爐溫度控制的影響。要求完成的主要任務(wù): (包括課程設(shè)計工作量及其技術(shù)要求,以及說明書撰寫等具體要求)1.對玻璃窯爐的生產(chǎn)工

5、藝進行介紹;2.對玻璃窯爐的控制對象進行特性分析;3.設(shè)計玻璃窯爐溫度控制系統(tǒng)的硬件部分和軟件部分,并整定PID控制器的參數(shù);4.說明控制系統(tǒng)的工作原理。時間安排: 月 日 選題,理解課程設(shè)計的任務(wù)和要求月 日 方案設(shè)計月 日 參數(shù)計算,撰寫說明書月 日 答辯指導(dǎo)教師簽名: 年 月 日系主任(或責(zé)任教師)簽名: 年 月 日目錄摘要 01概述 11.1玻璃窯爐簡介 11.2生產(chǎn)工藝簡介 12玻璃窯爐的控制對象特性分析 33玻璃窯爐溫度控制系統(tǒng)設(shè)計 43.1系統(tǒng)設(shè)計方案的選擇 43.2系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計 53.2.1被控變量的選擇 53.2.2控制變量的選擇 53.2.3調(diào)節(jié)閥的選擇 63.2.4控

6、制器正、反作用選擇 73.3溫度控制原理 73.4整定PID控制器的參數(shù) 84心得體會 12參考文獻 13摘要玻璃窯爐是玻璃工廠最重要的熱工工藝設(shè)備,工廠生產(chǎn)的玻璃制品的質(zhì)量受到玻璃窯爐溫度的直接影響,而窯爐溫度與燃油噴嘴噴出燃油量直接相關(guān),可以通過控制燃油流量來控制原理溫度。本設(shè)計運用過程控制的基本原理,來指導(dǎo)設(shè)計玻璃窯爐的溫度控制系統(tǒng),將系統(tǒng)設(shè)計為單回路控制系統(tǒng),選擇調(diào)節(jié)閥為氣開式,然后設(shè)定具體參數(shù),運用Matlab仿真軟件來整定PID控制器的參數(shù),完成設(shè)計要求任務(wù)。關(guān)鍵詞:玻璃窯爐 生產(chǎn)工藝 控制對象 溫度控制 PID玻璃窯爐溫度控制系統(tǒng)1概述1.1玻璃窯爐簡介玻璃窯爐是玻璃工廠最重要的

7、熱工工藝設(shè)備,而熔制是玻璃生產(chǎn)中最重要的工序之一,它是將混合均勻的配合料,送往玻璃窯爐,在高溫條件下,經(jīng)過一系列物理的、化學(xué)的變化和反應(yīng),形成均勻的、無氣泡的、符合成形要求的玻璃液。這是一個非常復(fù)雜的過程,對硅酸鹽形成、玻璃形成、澄清、均化和冷卻成形各階段的溫度都有一定的工藝要求。所以,玻璃窯爐溫度控制效果的好壞直接關(guān)系到成品玻璃液質(zhì)量的優(yōu)劣,因此說窯爐溫度的穩(wěn)定極為重要。如果溫度控制不理想或受到干擾而不穩(wěn)定, 就會使一系列的平衡遭到破壞, 特別是玻璃液流軌跡的破壞,嚴(yán)重時, 會造成泡界線偏移、熱點位置及溫度的改變和熔化帶長短的變化, 進而導(dǎo)致結(jié)石、氣泡、硝水及制品的多種缺陷同時產(chǎn)生, 嚴(yán)重影

8、響產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量。玻璃窯爐是一個時變的、非線性的、多變量耦合的復(fù)雜控制對象,其結(jié)構(gòu)及其控制技術(shù)將極大的影響著產(chǎn)品的質(zhì)量、生產(chǎn)的成本。故玻璃窯爐溫度系統(tǒng)是一個大慣性、大滯后并具有非線性特征的變參數(shù)系統(tǒng),難以建立精確的數(shù)型,而且窯爐在運行過程中要受到多種擾動因素的影響。玻璃窯爐溫度控制系統(tǒng)一般運用的控制方法主要是傳統(tǒng)的PID控制,這種方法的優(yōu)點是在工作點附近小范圍內(nèi)能夠取得良好的控制效果,但其缺點也很明顯,就是在系統(tǒng)運行工況有較大的波動時,由于純滯后及參數(shù)變化的影響,難以穩(wěn)定及時的對系統(tǒng)進行控制,有較大的局限性。所以玻璃窯爐溫度控制系統(tǒng)現(xiàn)在的發(fā)展方向是運用計算機來控制。1.2生產(chǎn)工藝簡介玻璃窯爐

9、可以分為蓄熱式和換熱式兩種。大、中型平板玻璃窯爐多是帶有蓄熱室的。在玻璃的生產(chǎn)工藝中,最重要的過程之一就是玻璃的熔化。任務(wù)是用燃料(一般為重油或煤氣)把混合原料在爐窯中加熱、高溫熔化,獲得化學(xué)穩(wěn)定和熱均勻的玻璃液,玻璃液進入成型壓機后壓制成一系列的玻璃制品。玻璃的熔化分成五個階段:硅酸鹽的形成、玻璃的形成、玻璃液的澄清、玻璃液的均化、玻璃液的冷卻。(1)硅酸鹽的形成:由原料變成玻璃液,必須經(jīng)過形成硅酸鹽的過程。隨著溫度的升高(從200度以下到1200度左右),將發(fā)生一系列的化學(xué)反應(yīng),最終將形成半熔融體的硅酸鹽。(2)玻璃的形成:隨著溫度的繼續(xù)升高,各種硅酸鹽開始熔融形成玻璃液。(3)玻璃液的澄

10、清和均化:在玻璃形成階段,熔融體是很不均勻的,含有大量的氣泡,必須進行澄清和均化。澄清和均化在玻璃熔制過程中幾乎是同時進行的兩個階段。澄清是從玻璃液中除去可見氣體雜物的過程。均化是通過對流、擴散等作用,使玻璃也達到化學(xué)成分均勻和溫度均勻。(4)玻璃液的冷卻:澄清階段的玻璃液溫度可達到1500度左右,玻璃液粘度很低,不適應(yīng)玻璃成型的需要。必須使其溫度降到1000度左右,以加大粘度,供給成型。2玻璃窯爐的控制對象特性分析玻璃窯爐的一般結(jié)構(gòu)是:窯爐前有投料機,用它對窯爐加料;窯爐的兩側(cè)各有一個蓄熱室,兩個蓄熱室交替被高溫?zé)煹罋饧訜幔顭崾抑行畲娴臒崃款A(yù)熱助燃空氣;每一個蓄熱室都有三個噴火口(燃燒噴嘴

11、)與溶解池相連。預(yù)熱后的重油同空氣混合成均勻的混合物,空氣重油混合物以霧狀從噴火口吹入溶解池,在溶解池內(nèi)燃燒。為了保證重油充分燃燒,有一定的二次空氣量從噴火口吹入。左右兩組噴火口跟隨蓄熱室交替投入工作,火焰燃燒方向每隔20min交換一次。兩臺投料機把配料工段送來的混合原料交替的投入溶解池,在溶解池被高溫火焰熔化成玻璃液,此玻璃液經(jīng)過“流液洞”流入工作池,再通過;料到口進入成型壓機,壓制成制品。玻璃的熔化過程極其復(fù)雜,在原料高溫熔化的過程中,溫度可以高達15501580?;旌显鲜艿礁邷氐淖饔?,進行一系列的物理化學(xué)反應(yīng)。這一過程進行的是否合理和迅速,不僅對玻璃的產(chǎn)量和質(zhì)量有決定性的作用,而且對玻

12、璃窯爐的生產(chǎn)能力、生產(chǎn)成本等經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)也有重大影響。因此,熔化過程的穩(wěn)定是非常重要的。為了穩(wěn)定生產(chǎn),要按照工藝的要求,結(jié)合玻璃窯爐的具體情況,確定一條穩(wěn)定的溫度分布曲線,對于工作池及料道口,要求有準(zhǔn)確而恒定的溫度值,才能確保玻璃制品的質(zhì)量。此外,窯爐壓力與玻璃液位也要保持恒定。因此,玻璃窯爐的控制包括:窯爐溫度控制、窯爐壓力控制、料道溫度控制、玻璃液位控制等,而且各個自控制系統(tǒng)之間是互相影響的。玻璃窯爐的主要被控量有:窯爐壓力P、玻璃液位H、窯爐溫度T,它們相應(yīng)的控制變量為爐壓檔板開度W、投料機的停歇時間Tm、重油流量M。玻璃窯爐控制中的燃燒控制是由三個基本控制系統(tǒng)組成:燃料與助燃空氣之間的

13、比值控制、玻璃窯爐溫度控制、恒定窯爐壓力的控制。本設(shè)計題目要求為玻璃窯爐的溫度控制系統(tǒng),所以下面只討論玻璃窯爐的溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計。3玻璃窯爐溫度控制系統(tǒng)設(shè)計3.1系統(tǒng)設(shè)計方案的選擇熔解池分為3個區(qū),3個區(qū)溫度彼此不相同,其平均值用、表示,彼此之間有一定的耦合關(guān)系。按玻璃液流動的方向:1區(qū)對2區(qū)的影響、2區(qū)對3區(qū)的影響都比較大,但逆玻璃流動的方向,彼此之間的影響比較小。各個區(qū)域的窯爐溫度與對應(yīng)燃燒噴嘴的燃油量之間的關(guān)系為有純滯后的一階或二階慣性系統(tǒng),其傳遞函數(shù)為:或 ,溶解池3個區(qū)的溫度是關(guān)鍵參數(shù),在每個區(qū)域的窯爐溫度在3個不同的位置上(如窯爐的弧形頂部、窯爐的左側(cè)和右側(cè))安裝測溫元件與溫度變

14、送器。窯爐溫度是這3個不同位置的溫度的加權(quán)平均值:, 式中:為第個區(qū)域的窯爐溫度平均值, 為加權(quán)系數(shù)(在01之間取值)。玻璃窯爐內(nèi)各處的溫度是否保持在這一穩(wěn)定的溫度分布線上,對玻璃的產(chǎn)量和質(zhì)量都有很大影響,因此,控制溫度的穩(wěn)定是玻璃生產(chǎn)中的關(guān)鍵。在大型玻璃窯爐內(nèi),溫度受各種因素的影響:燃油溫度、燃油壓力、空氣溫度、一次空氣壓力(直接攜帶燃油進入爐膛的助燃空氣壓力)、二次空氣量(對爐膛內(nèi)的熱氣進行攪拌的助燃氣噴射量)、投料數(shù)量、窯爐壓力等。以某種玻璃生產(chǎn)所用的大中型蓄熱式燃油玻璃窯爐為原型,來研究玻璃窯爐溫度控制系統(tǒng)的具體設(shè)計思路,可以得出系統(tǒng)是一個具有純滯后的大慣性系統(tǒng)。為了設(shè)計簡便,把系統(tǒng)看

15、作是一個一階慣性系統(tǒng),令, ,可以得到過程的傳遞函數(shù):為過程時間常數(shù),為純滯后時間,則 表示工業(yè)過程控制的難易程度指標(biāo)。如果 ,表示過程比較難以控制,需要特殊的控制手段;如果 ,作為大純滯后過程,需要采用如串級、前饋等高級控制;如果 ,則過程比較容易控制,不必采用特殊的控制?,F(xiàn)在 ,采用PID控制規(guī)律就可以獲得比較滿意的控制效果。對于玻璃窯爐溫度的控制,可以通過控制燃油流量來恒定窯爐溫度,所以采用連續(xù)PID控制規(guī)律進行定值控制的玻璃窯爐溫度的單回路控制系統(tǒng)方案。單回路控制系統(tǒng)方框圖如圖1所示。圖1單回路控制系統(tǒng)方框圖3.2系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計3.2.1被控變量的選擇被控變量的選擇是控制系統(tǒng)設(shè)計的核

16、心問題,選擇的正確與否,會直接關(guān)系到生產(chǎn)的穩(wěn)定操作、產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量的提高以及生產(chǎn)安全與勞動條件的改善等。如果被控變量選擇不當(dāng),不論采用何種控制儀表,組成什么樣的控制系統(tǒng),都不能達到預(yù)期的控制效果,滿足不了生產(chǎn)的技術(shù)要求。本系統(tǒng)是以窯爐溫度為操作指標(biāo)的生產(chǎn)過程,而且,被控變量是被控對象的一個輸出,所以應(yīng)選擇窯爐溫度作為被控變量。3.2.2控制變量的選擇控制變量指的是被選中作為控制手段的參數(shù),是框圖中調(diào)節(jié)閥的輸出,同時也是直接影響被控對象的輸入信號??刂谱兞窟x擇的原則:(1)所選控制變量必須是可控的;(2)所選控制變量應(yīng)該是其控制通道具有較大的放大倍數(shù);(3)所選控制變量應(yīng)盡量使干擾點遠離被控變量

17、而靠近控制閥;(4)所選控制變量其通道純滯后時間應(yīng)越小越好;(5)所選控制變量應(yīng)使擾動通道時間常數(shù)越大越好;(6)選擇控制變量應(yīng)考慮到工藝的合理性,不宜選擇生產(chǎn)負荷為控制變量。綜上所述,選擇燃油流量作為控制變量。3.2.3調(diào)節(jié)閥的選擇氣動調(diào)節(jié)閥主要有氣開、氣關(guān)兩種形式,對于一個具體控制系統(tǒng),調(diào)節(jié)閥形式的選擇應(yīng)考慮以下因素:(1)首先應(yīng)考慮生產(chǎn)安全。當(dāng)出現(xiàn)調(diào)節(jié)閥氣源供氣中斷、調(diào)節(jié)閥發(fā)生故障、調(diào)節(jié)閥膜片破裂等意外情況而使調(diào)節(jié)閥無法正常工作,以致氣開閥回復(fù)到全關(guān)狀態(tài),氣關(guān)閥回復(fù)到全開位置時,應(yīng)能確保生產(chǎn)工藝設(shè)備的安全,不至于發(fā)生人身安全事故。例如,中小型鍋爐的給水閥大多是氣關(guān)閥,一旦氣源中斷,閥門全

18、開,將不會出現(xiàn)鍋爐燒干甚至爆炸的安全事故。(2)當(dāng)發(fā)生調(diào)節(jié)閥處于無能源狀態(tài)而回復(fù)到初始位置時,如果排除了發(fā)生人身安全事故的可能,則應(yīng)盡量力爭不降低產(chǎn)品質(zhì)量。如精餾塔回流量調(diào)節(jié)閥常采用氣關(guān)式,一旦發(fā)生事故,調(diào)節(jié)閥全開,生產(chǎn)處于全回流狀態(tài),防止了不合格產(chǎn)品的蒸出。(3)從降低原料、成品、動力損耗等方面考慮。如控制精餾塔進料的調(diào)節(jié)閥常采用氣開式,一旦調(diào)節(jié)閥失去能源,調(diào)節(jié)閥即處于關(guān)閉狀態(tài),不再給塔進料,以免造成原料浪費。(4)從介質(zhì)特點考慮。精餾塔塔釜加熱蒸汽調(diào)節(jié)閥一般選氣開式,以保證調(diào)節(jié)閥失去能源是能處于全關(guān)狀態(tài),避免蒸汽浪費。但是如果反應(yīng)釜液是易凝、易結(jié)晶、易聚合的物料時,調(diào)節(jié)閥應(yīng)選擇氣關(guān)式,以防

19、止調(diào)節(jié)閥失去能源時閥門關(guān)閉,停止蒸汽進入而導(dǎo)致釜內(nèi)液體的結(jié)晶和凝聚。綜上所述,從工藝生產(chǎn)的安全出發(fā),由于工藝設(shè)備的流體為燃油,屬于易燃易爆類液體,當(dāng)儀表供氣系統(tǒng)故障或控制信號突然中斷,為了防止爆炸,閥門應(yīng)處于全關(guān)狀態(tài),所以調(diào)節(jié)閥應(yīng)選用氣開式。調(diào)節(jié)閥流量特性選擇:在實際生產(chǎn)中常用的調(diào)節(jié)閥有線性特性、對數(shù)特性和快開特性三種,本設(shè)計選擇線性特性調(diào)節(jié)閥。3.2.4控制器正、反作用選擇從控制原理知道,對于一個反饋控制系統(tǒng)來說,只有負反饋的情況下,系統(tǒng)才是穩(wěn)定的。為了保證能構(gòu)成負反饋,系統(tǒng)的開環(huán)總放大倍數(shù)必須為負極性,而系統(tǒng)的開環(huán)總放大倍數(shù)是系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)放大倍數(shù)的乘積。這樣,只要知道了對象、調(diào)節(jié)閥和測量變

20、送器放大倍數(shù)的極性,根據(jù)開環(huán)總放大倍數(shù)極性為負,就可以確定控制器的正、反作用。對于本系統(tǒng)來說,調(diào)節(jié)閥選用氣關(guān)式,當(dāng)輸入信號增大時,調(diào)節(jié)閥開度增大,因此調(diào)節(jié)閥此時放大倍數(shù)為正極性。被控對象為玻璃窯爐的溫度,其輸入信號為燃油噴嘴噴入燃油流量,輸出信號為溫度,噴入燃油流量越大,窯爐溫度越高,所以被控對象放大倍數(shù)為正極性。為了不失真的反映測量信號,絕大多數(shù)測量變送器的放大倍數(shù)一般都是正極性,對于本系統(tǒng)來說,顯然溫度變化時變送器的輸出將增大,因此,測量變送器放大倍數(shù)極性為正。在對象、控制器、調(diào)節(jié)閥、測量變送器這四個環(huán)節(jié)中,已經(jīng)知道了其中三個環(huán)節(jié)的放大倍數(shù)都為正,為了保證開環(huán)總放大倍數(shù)為負,那么控制器必須

21、選擇為反作用。3.3溫度控制原理溫度控制的原理是:首先由熱電偶將檢測到的玻璃窯爐內(nèi)的溫度值轉(zhuǎn)換成一定的毫伏信號,并由冷端補償器補償冷端的溫度誤差后,經(jīng)過低通濾波器濾除干擾,然后將信號經(jīng)運算放大器放大,通過多路開關(guān)輸入到A/D轉(zhuǎn)換器,將模擬信號變換成數(shù)字信號,送入工業(yè)控制計算機,工控機對實際溫度值與給定溫度值進行比較;根據(jù)得到的偏差信號的大小和方向,用PID調(diào)節(jié)器整定好的參數(shù)進行運算,輸出的控制信號經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換和多路開關(guān),在經(jīng)過功率放大驅(qū)動,推動執(zhí)行機構(gòu)(調(diào)節(jié)閥)運動。如果溫度高于給定溫度,就將調(diào)節(jié)閥的開度減小,使燃油的流量減小,經(jīng)過一段時間,可以使玻璃窯爐內(nèi)的溫度降下來;如果溫度低于給定溫度值

22、,就將調(diào)節(jié)閥的開度增大,使燃油的流量增大,經(jīng)過一段時間,可以使玻璃路內(nèi)的溫度上升。溫度控制系統(tǒng)的燃油流程圖如圖2所示。圖2溫度控制系統(tǒng)的燃油流程圖3.4整定PID控制器的參數(shù)系統(tǒng)過程傳遞函數(shù)為 ,本設(shè)計運用Matlab仿真軟件來得到系統(tǒng)的PID控制參數(shù)、的值,并系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)曲線。得到控制對象的等幅震蕩曲線:在Matlab主界面輸入程序:>> num1=0.33;>> den1=1800,1;>> G1=tf(num1,den1);>> num2,den2=pade(180,10);>> G2=tf(num2,den2);>&

23、gt; G12=G1*G2;>> K=49.5;>> G=feedback(K*G12,1);>> t=0:0.1:1500;>> step(G,t)運行程序得到對象的等幅震蕩曲線,如圖3所示。由圖3可得到:,。圖3控制對象的等幅震蕩曲線圖應(yīng)用Ziegler-Nichols整定法,編程確定系統(tǒng)PID控制器的參數(shù),并繪制系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線。>> num1=0.33;>> den1=1800,1;>> G1=tf(num1,den1);>> num2,den2=pade(180,10);>&g

24、t; G2=tf(num2,den2);>> G12=G1*G2;>> Km=49.5;>> Tm=692;>> Kp=0.6*Km;>> Ti=0.5*Tm;>> Td=0.125*Tm;>> Kp,Ti,TdKp = 29.7000Ti = 346Td = 86.5000>> s=tf('s');>> Ge=Kp*(1+1/(Ti*s)+Td*s);>> GeG=feedback(Ge*G12,1);>> step(GeG)由此確定了PID控制

25、器的參數(shù)為Kp=29.7,Ti=346,Td=86.5。以及系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線圖,如圖4所示。圖4系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線圖根據(jù)圖5可以得到:系統(tǒng)的超調(diào)量為 ,峰值時間為351s,上升時間為258s,調(diào)節(jié)時間為1773s,系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)值為“1”。4心得體會本次儀表與過程控制系統(tǒng)課程設(shè)計是我大學(xué)最后一次課程設(shè)計,要求設(shè)計一個玻璃窯爐溫度控制系統(tǒng)。本門課程儀表與過程控制系統(tǒng)是我們自動化專業(yè)的一門綜合性非常強的課程,它綜合了之前學(xué)習(xí)過的傳感與檢查技術(shù)、自動控制原理、現(xiàn)代控制理論、模擬電子技術(shù)及單片機等課程的很多知識點,所以,本次課程設(shè)計也是對以前課程的一次梳理總結(jié)和升華。本次課程設(shè)計我受益良多,本課

26、程設(shè)計要求了解玻璃窯爐的生產(chǎn)工藝,對玻璃窯爐的控制對象進行特性分析,設(shè)計玻璃窯爐溫度控制系統(tǒng)的硬件部分和軟件結(jié)構(gòu),整定PID控制器參數(shù),并說明溫度控制原理。我通過查閱大量的書籍、報刊、雜志、專業(yè)網(wǎng)站、論壇的方式,找尋所需資料,反復(fù)比對研究有關(guān)資料,最終設(shè)計出了要求的玻璃窯爐溫度控制系統(tǒng)。通過本次課程設(shè)計,我不僅對這門課的內(nèi)容進行了回顧,而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識,豐富了我的自動化方面的知識。在此過程中,我進一步深化了對這門課程課本所學(xué)知識的理解,通過實際設(shè)計系統(tǒng),鍛煉了我應(yīng)用理論知識解決實際問題的能力,是對我綜合素質(zhì)的一次提高。參考文獻1徐兵.過程控制.北京:機械工業(yè)出版社,20

27、042翁維勤,孫洪程.過程控制系統(tǒng)及工程.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,20023蔡啟仲.控制系統(tǒng)計算機輔助設(shè)計.重慶大學(xué)出版社,20034施仁,劉文江.自動化儀表與過程控制.北京:電子工業(yè)出版社,19915王毅.過程裝備控制技術(shù)及應(yīng)用.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2001本科生課程設(shè)計成績評定表姓 名 性 別 男專業(yè)、班級 自動化1004班課程設(shè)計題目: 玻璃窯爐溫度控制系統(tǒng)設(shè)計課程設(shè)計答辯或質(zhì)疑記錄:成績評定依據(jù):設(shè)計態(tài)度認(rèn)真、遵守紀(jì)律(10分)繪圖或仿真(20分)電路設(shè)計、參數(shù)計算正確(15分)報告規(guī)范,參考文獻充分(10分)獨立完成(20分)答辯(25分) 總分:_最終評定成績(以優(yōu)、良、中、及格、

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