精品完整版工业被控过程建模与闭环控制系统的工程整定Word文档格式.docx
《精品完整版工业被控过程建模与闭环控制系统的工程整定Word文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《精品完整版工业被控过程建模与闭环控制系统的工程整定Word文档格式.docx（19页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
1.给出单容储液槽液位机理建模的过程。
2.给出工程建模的方法。
3.给出广义被控对象的单位阶跃响应输出数据。
4.给出经典的工程整定方法。
5.给出使用MATLAB软件建模、绘制与拟合曲线、仿真运行和整定调试的方法。
二．要求完成的主要任务：
（一）．设计任务
本设计要求完成如下三个部分的设计任务，分别是：
1.应用机理法对某一工业生产过程建立数学模型。
要求：
①．最终推导出的模型的传递函数为：
；
②．用计算机软件绘制出示意图，设计报告中的图形要统一进行编号。
③．写出建模的详细推导过程，推导过程中所涉及的表达式要统一进行编号。
2.应用MATLAB软件对下表给定的工程数据进行工程测试建模。
第三组数据：
（学号为3n+3的学生应用）
t（s）
0.69
1.28
2.14
3.34
4.94
6.94
8.94
y
0.08
0.4
1.36
3.52
7.44
12.16
10.94
12.94
14.94
16.94
18.94
20.94
22.94
24.94
17.2
22.16
26.88
31.2
35.04
38.4
41.28
43.76
26.94
28.94
30.94
32.94
34.94
36.94
40.94
45.84
47.6
49.04
50.24
51.28
52.08
53.36
42.94
46.94
50.94
52.94
54.94
58.94
60.94
53.84
54.56
55.04
55.2
55.36
55.52
55.6
64.94
66.94
70.94
72.94
84.94
90.94
55.76
55.84
55.92
56
具体要求
⑴按照任务书给出的广义被控生产过程的单位阶跃输入下的输出数据，应用MATLAB软件绘制出其响应曲线。
⑵写出应用切线法建立数学模型的具体步骤。
要求用计算机绘制其切线图形，并在图上做出详细标注。
⑶写出广义对象传递函数。
用计算机在同一图形界面下绘制出阶跃响应曲线和拟合后的曲线。
3.对所建立的被控对象数学模型，应用MATLAB软件，建立闭环控制系统模型，并广义进行工程整定的仿真。
具体要求：
⑴以得到的对象数学模型为广义被控对象，在MATLAB中建立闭环控制系统仿真模型。
⑵至少用一种方法进行工程整定。
要求给出整定过程中的模型及中间得到的图形数据。
写出具体的整定步骤和得到的整定参数。
⑶经过反复整定，给出最终的整定参数、闭环响应曲线。
⑷对研究过程所获得的主要的数据、现象进行定性或定量分析，得出结论。
（二）．设计报告撰写要求
1.纸张格式：
要求统一用A4纸打印，页面设置上空2.5cm，下空2.0cm，左空2.5cm，右空2.0cm）：
2.正文层次：
正文内容层次序号为：
1、1.1、1.1.1……，其中
⑴．正文标题；
一级标题1.（黑体小2号加粗），二级标题1.1（黑体小三号），三极标题1.1.1（黑体小四号）。
⑵．正文内容格式：
宋体五号，1.25倍行距。
3.正文内容
一般包括：
⑴．选题背景：
说明本课题应解决的主要问题及应达到的技术要求；
简述本设计的指导思想。
（设计目的中已有阐述）
⑵．方案论证：
说明设计原理并进行方案选择，阐明为什么要选择这个设计方案以及所采用方案的特点。
⑶．设计内容：
对设计工作的详细表述。
要求层次分明、表达确切。
⑷．结果分析：
对研究过程总所获得的主要的数据、现象进行定性或定量分析，得出结论和推论。
⑸．结论或总结：
对整个研究工作进行归纳和综合。
⑹．参考文献：
不少于5个，并应按文献号、作者、文献题名、出版地：
出版社和出版年等顺序书写。
如：
[1]戴军，袁惠新.膜技术在含油废水处理中的应用.膜科学与技术，2002.
4.图纸（或其它）要求
⑴．图纸要求：
图面整洁，布局合理，线条粗细均匀，圆弧连接光滑，尺寸标注规范，要求使用计算机绘图。
⑵．曲线图表要求：
①．所有曲线、图表、线路图、流程图、程序框图、示意图等不准徒手画，必须按国家规定标准或工程要求绘制（采用计算机辅助绘图）。
②．课程设计报告中图表、公式一律采用采用阿拉伯数字连续编号。
图序及图名置于图的下方；
表序及表名置于表的上方；
说明书（报告）中的公式编号，用括号括起来写在右边行末，其间不加虚线。
三．时间安排：
时间
设计内容
使用设备
第一周
查阅资料，用机理法为某一工业被控过程建立数学模型
使用过程控制实验室电脑或自备装有MATLAB软件的电脑进行设计。
查阅MATLAB资料，绘制出阶跃响应曲线
用切线法建立被控过程数学模型
根据所得数学模型，用MATLAB建立闭环系统仿真模型
第二周
进行闭环系统的工程整定，得出整定结果
完成设计报告
答辩并上交设计报告
目录
第1章选题背景.........................................................1
第2章设计任务..........................................................2
第3章设计方案.........................................................3
3.1建模的一般方法....................................................3
3.2控制体统参数的工程整定............................................3
3.3最佳方案..........................................................4
第4章单容储液槽液位机理建模的过程......................................5
4.1被控对象的解析.....................................................5
4.2储液槽液位机的建模.................................................5
4.3工程建模...........................................................6
4.3.1确定传递函数的形式..............................................6
4.3.2确定模型参数....................................................6
第5章控制系统的工业整定..................................................8
5.1广义对象的阶跃响应曲线..............................................8
5.2数学模型的参数确定...................................................9
5.3控制器参数的工程整定.................................................10
5.4控制器的选择.........................................................12
第6章总结和体会..........................................................13
参考文献.................................................................14
第1章选题背景
过程控制是自动技术的重要应用领域，它是指对液位、温度、流量等过程变量进行控制，在冶金、机械、化工、电力等方面得到了广泛应用。
尤其是液位控制技术在现实生活、生产中发挥了重要作用。
锅炉汽包液位的控制，如果锅炉内液位过低，会使锅炉过热，可能发生事故。
在这些生产领域里，基本上都是劳动强度大或者操作有一定危险性的工作性质，极容易出现操作失误，引起事故，造成厂家的的损失。
在实际生产中，液位控制的准确程度和控制效果直接影响到工厂的生产成本、经济效益甚至设备的安全系数。
所以，为了保证安全条件、方便操作，就必须研究开发先进的液位控制方法和策略。
由于工业生产过程复杂多样，因此，在设计工业生产过程控制系统时，首先必须花大量的时间和精力去了解该工业生产过程的基本原理、操作过程和过程特性，这是设计和实现一个工业生产过程的首要条件。
要实现过程自动控制，还需要对整个工业生产过程的物料流、能源流和生产过程中的有关状态进行准确的测量和计量。
根据测量得到的数据和信息，用生产过程工艺和控制理论知识来管理和控制该生产过程。
MBATLA软件是一款进行高效工程计算、数据分析与可视化编程、系统仿真、科学和工程绘图等功能强大的优秀软件。
能够用于系统建模和仿真，方便用于系统参数整定。
第2章设计任务
工业生产过程的扰动作用使得生产过程操作不稳定，从而影响工厂生产过程的经济效益。
过程控制的任务就是使生产过程达到安全、平稳、优质、高效。
作为自动化最根本的目标应是使生产过程安全并平稳的运行。
本课程设计是工业被控过程建模与控制器参数的工程整定，主要是针对单容储液槽的水位平衡进行机理建模。
本设计要求完成如下两个大的设计任务，分别是：
对某一工程对象进行机理建模，应用MATLAB软件对给定的工程数据进行工程测试建模。
对所建立的被控对象（广义）数学模型，应用MATLAB软件，建立闭环控制系统模型，并进行工程整定的仿真。
最终给出仿真结果和结论。
第3章设计方案
3.1建模的一般方法
建立被控过程数学模型的方法一般有：
机理建模、试验建模、混合建模。
机理建模是根据对象或是生产过程的内部机理，写出各种有关的平衡方程，如物料平衡方程、能量平衡方程、动量平衡方程以及某些设备方程、化学反应定律等，从而得到对象的数学模型。
这类模型通常称为机理模型。
这种方法建立的模型的最大优点是具有非常明显的物理意义，模型具有很大的适应性，便于模型参数的调整。
试验建模是在机理建模难以建立的情况下，可以采用试验建模的方法得到对象的数学模型。
试验建模针对所要研究的对象，人为地施加一个输入作用，然后用仪表记录表征对象特性的物理量随着时间变化的规律，得到一系列的试验数据或者是曲线。
通过对曲线的分析获得必要的规律信息。
混合建模将机理建模和试验建模结合起来就是混合建模。
混合建模是一种
升级会员 