过控课设
中南大学
《过程控制系统》课程设计报告
设计题目液位控制系统设计
指导老师吴同茂
设计者肖斯凡
专业班级自动化12级班0909120813号
设计日期 2015年9月
目录
第一章过程控制系统设计的目的意义 (1)
1.1 设计目的 (1)
1.2课程在教学计划中的地位和作用 (1)
第二章液位控制系统实验控制设计与调试 (2)
2.1 液位控制系统的工艺及控制要求 (2)
2.2液位系统控制实验方案设计 (3)
2.3系统调试与控制效果 (4)
第三章单容水箱液位恒值控制系统设计 (5)
3.1 单容水箱液位控制要求 (5)
3.2 系统总体方案设计 (5)
3.3 系统硬件设计 (5)
3.4 系统软件设计 (5)
第四章收获、体会和建议 (10)
参考文献 (11)
第一章过程控制仪表设计的目的意义
1.1 设计目的
本课程设计是为《过程控制仪表》课程而开设的综合实践教学环节，是对《现代检测技术》、《自动控制理论》、《过程控制仪表》、《计算机控制技术》等前期课堂学习内容的综合应用。
其目的在于培养学生综合运用理论知识来分析和解决实际问题的能力，使学生通过自己动手对一个工业过程控制对象进行仪表设计与选型，促进学生对仪表及其理论与设计的进一步认识。
其主要是设计工业生产过程经常遇到的压力、流量、液位及温度控制系统，使学生将理论与实践有机地结合起来，有效的巩固与提高理论教学效果。
1.2课程在教学计划中的地位和作用
课程设计对过程控制课程有重要的实践意义，可以加深学生对所学知识的理解与运用。主要的内容是通过对典型工业生产过程中常见的典型工艺参数的测量方法、信号处理技术和控制系统的设计，掌握测控对象参数检测方法、变送器的功能、测控通道技术、执行器和调节阀的功能、过程控制仪表的PID控制参数整定方法，进一步加强对课堂理论知识的理解与综合应用能力，进而提高学生解决实际工程问题的能力。
基本要求如下:
1. 掌握变送器功能原理，能选择合理的变送器类型型号；
2. 掌握执行器、调节阀的功能原理，能选择合理的器件类型型号；
3. 掌握PID调节器的功能原理，完成相应的压力、流量、液位及温度控制系
统的总体设计，并画出控制系统的原理图和系统主要程序框图。
4．通过对一个典型工业生产过程进行分析，并对其中的一个参数（如温度、压力、流量、液位）设计其控制系统。
以上的课程设计要求充分地结合了教材理论知识，将理论上的常用工程设计过程运用到了课程设计之中。从整个系统的角度讲，课程将过程控制硬件系统，软件系统同书本中的理论知识有机地结合起来了，使学生要选定一个具体的工艺过程控制，从底层基本的器件选型到顶层高级的目标控制一步步实现，使我们体会到一个系统的具体构建过程，体验了过程控制系统的基本设计思路，提高了系统设计能力。可见，课程设计对我们学习这门课有着启发性与重大的指导性意义。
第二章液位控制系统实验控制设计与调试
2.1 液位控制系统的工艺及控制要求
1.液位控制系统的工艺
该装置由三个大小相同的容器、液位检测变送仪表以及执行机构组成，仪表屏上配有带连接信号插座孔的整个工艺过程模拟流程图，调节控制仪等、其具体的工艺模
拟流程图如图所示
图2.1中具体符号含义如下
C：控制器(t调节器)。该装置配有三个单回路调节器C1，C2，C3，控制输出信号为4~20mA
PV为测量值输入，SV为外给定输入或者阀位反馈信号输入，O孔为调节器输出。
R：记录仪为无纸记录仪，输入4~20mA，分为R1~R3三个通道
HT:液位变送器。液位变送器为LSRY或LSRT，1#~3#输入量程均为0~100mH0，变送器输出为4~20mA。
VL：电子调节阀为电子小流量调节阀，电动调节阀输入为4~20mA电流信号，对应调节阀输出开度为0~100%。
V1~2与I1~2:两路电压/电流转换器。V1为电压输入，I1为电流输出，V2为第二路电压输入，I2为第二路电流输出。
三级串联水箱由三个水箱组成，稳压水由两路经过电动调节阀VL1和VL2以及手动阀V1~V6，分别流入三个水箱,调节阀VL1和VL2可以作为控制回炉的执行机构，另一个用于产生干扰信号。通过使用不同的控制执行机构与手动阀，结合具体的控制水箱的液位，就可以构成一阶，二阶和三阶系统。
在具体确定控制参数时，可以使用以下方法
(1) 掌握PID控制算法及P、I、D参数的含义及功能；
(2) 用工程的方法（看曲线，调参数）整定调节器控制规律及PID参数，并观
察PID参数对系统动态、静态性能的影响。
(3) 测取液位串级过程控制系统的动态、静态特性；
体现在不同的控制系统中有如下具体要求：
超调量σ＜20%，调节时间Ts≤100s，稳态误差%1，在实际确定控制系统的性能时，可以根据具体情况确定控制性能。
2.2液位系统控制实验方案设计
根据具体的控制对象的要求，我们把液位控制系统设计为单回路控制系统
单回路控制系统由以下四个部分组成：（1）被控对象-水箱(2)电子阀（3）
液位变送器（4）PID智能调节器。
其控制系统的方块图如图
系统被控制量是水箱的液位sv，调节参数是流入水箱的水流量Q，水箱液位由液位变送器检测得到液位反馈信号pv，它和液位设定信号进行比较，得到偏差信号ek，调节器对输入偏差ek进行PID运算，输出变化量uk控制信号，控制电子调节阀的液位，改变调节参数Q，使被调参数pv保持在设定值，系统中sv为给定信号。根据实验装置，结合具体的控制对象的液位可以构成一阶系统。
2.3系统调试与控制效果
对于一阶控制系统，根据液位控制系统的特点采用PI控制，根据P与I的控制特点，先把PI加大，找到合适的P，然后根据实际的响应曲线再把I逐渐调小，以此来达到我们的控制效果。
通过不断地调试，我们最终确定了控制参数为P = 0.025，I = 80，系统的调节时间为90s，超调量为0.05 得到的响应曲线如下
在调节整个系统的参数，基本的原则如下:
参数整定找最佳，从小到大顺序查
先是比例后积分，最后再把微分加
曲线振荡很频繁，比例度盘要放大
曲线漂浮绕大湾，比例度盘往小扳
曲线偏离回复慢，积分时间往下降
曲线波动周期长，积分时间再加长
曲线振荡频率快，先把微分降下来
动差大来波动慢。微分时间应加长
理想曲线两个波，前高后低4比1
一看二调多分析，调节质量不会低
通过对参数的调节，加深了对P，I，D的作用的认识，同时也积累了在工程实际中如何具体来调节P,I,D参数的经验。
第三章单容水箱液位恒值控制系统设计
3.1 单容水箱液位控制要求
1)以单个水箱作为被控对象，微机作为控制器，液位表座位检测单元，电动调节阀作
为执行器构成一个单容水箱单闭环控制系统，实现对水箱液位的恒值控制。
2)控制器采用PID算法，各项控制性能满足要求：超调量σ＜20%，调节时间Ts≤100s，
稳态误差%1
3)组态控制界面上，实时设定并显示液位给定值、测量值及控制器输出值：实时显示
液位给定值实时曲线、液位测量值实时曲线和PID输出值实时曲线；并能显示历史曲线。
4)选择合适的PID参数，并能在组态测控界面上实时改变PID参数；
5)功过MCGS组态软件实现程序设计与调试
6)分析系统基本控制特性，并得出相应的结论
3.2 系统总体方案设计
因为第一次独立设计过控控制系统，时间紧，所以使用单回路闭环控制，系统图如下
控制方法之前已有说明
3.3 系统硬件设计
系统控制器选择了微机控制，用电脑设计程序与监控软件，并通过串口连接水箱的仪表和电动阀，读取液位并给出阀门开度，硬件结构简单，稳定性好，微机性能好，并且便于操作。
3.4 系统软件设计
系统采用MCGS组态软件进行监控软件的设计，并将程序写入其中。
下图为监控系统界面
从界面可看出，该操作系统功能完善，可以监测当下所有信息，并可通过曲线图观察控制性能。
下面将示例如何实现各个操作功能
1)最为核心的PID算法，我采用了带死区的PID控制：
suk= kp * ( ek - ek1 ) + kp * t / ti * ek + kp * td / t * ( ek - 2 * ek1 + ek2 )
IF ek<0.2 AND ek>-0.2 THEN
suk=0
ENDIF
uk = uk+suk
ek2 = ek1
ek1 = ek
ek = sv-pv
该公式为增量式pid算法，通过给定的pid值，与三次的误差值进行计算，得到阀门的增量。
在误差小于0.2范围时，认为是死区，增量为0，阀门停止动作，避免在死区内阀门动作造成的震荡。
2）IF pv>90 THEN
液位上限=1
ELSE
液位上限=0
ENDIF
IF pv<10 THEN
液位下限=1
ELSE
液位下限=0
ENDIF
这段为报警程序，当液位达到上限或者下限时，置1相对应变量值，令报警灯闪烁报警。
3）IF 手自动=1 THEN
……
uk1=uk*100
ELSE
uk=uk1/100
ENDIF
该程序为手自动切换程序，自动状态下执行pid操作，手动状态下可以直接赋值给定阀门开度。其中，当手自动切换时，通过阀门开度的互相幅值，可以实现无扰动切换，系统稳定性增加。
4）IF uk>1 THEN
uk=1
ENDIF
IF uk<0.2 THEN
uk=0.2
ENDIF
阀门开度死区的设置，下限为20%，上限为100%，避免下限太低导致系统响应延迟。
总程序：
IF 手自动=1 THEN
suk= kp * ( ek - ek1 ) + kp * t / ti * ek + kp * td / t * ( ek - 2 * ek1 + ek2 )
IF ek<0.2 AND ek>-0.2 THEN
suk=0
ENDIF
uk = uk+suk
ek2 = ek1
ek1 = ek
ek = sv-pv
IF uk>1 THEN
uk=1
ENDIF
IF uk<0.2 THEN
uk=0.2
ENDIF
uk1=uk*100 ELSE
uk=uk1/100 ENDIF
IF pv>90 THEN 液位上限=1 ELSE
液位上限=0 ENDIF
IF pv<10 THEN 液位下限=1 ELSE
液位下限=0 ENDIF
启动脚本：
kp=0.025
ti=80
td=0
ek1=0
ek2=0
ek=pv
uk=0.2
suk=0
t=1
第四章收获、体会和建议
经过将近一个星期的课程设计报告的编写，我又重新复习了一遍过程控制与微机控制中的相关理论知识，并根据理论知识，结合液位控制系统的实际，去网上查找相关资料，从对控制系统的学习认识到整个系统的软件设计，对控制系统的性能以及可靠性做了许多思考，使我加深了对过程控制系统的认识，增强自主设计控制系统。在这个过程中，我了解并逐渐学会了如何根据具体的控制要求设置合适的控制变量，如何根据具体的被控对象调节合适的pid参数，并认识了在过程控制系统中的常见问题。同时在软件设计中，通过运用计算机控制技术中学到控制方面的知识，结合自己在之前过控仪表实验中学到的知识设计了组态软件系统，在这个过程中，对于增量运算，位置输出形式的PID控制有了更直观的认识，同时也认识了各种控制系统各自的特点与优缺点，使自己对控制理论有了一个更深入的理解。
在实际的实验调试过程中，我调试了液位单回路一阶控制系统。通过对系统的调试，我所获不仅是对控制理论的认识，而且也体会了在实际工程中调试系统参数的过程。在调节单回路控制系统时，根据课本上介绍的调节PID参数的过程，我先将I设置为无穷大，D 参数设置为0，然后来调节P参数，本来可以预期得到书本中的现象，但在实际的调试过程中，我发现并不是我想象的那样，实际的物理效果跟书本中的不是一回事，按照书本中那样在只调节P参数时候会出现有超调，并且响应时间较快的现象，我根本没有看到。尽管后来调试出了一点效果，但是却是费了很大周折的。在实验室学姐的指导下，我才发现实际中单独用一个比例根本不可能出现书中描述的效果，而是要增加一个I才有那种效果。而且在实际的工业现场，我们使用的一般是PI调节，而不是PID调节器，主要就是因为引入D控制后，系统抗干扰能力下降，而在现场是存在大量的干扰的。通过这样一个简单的举例，我想说明通过实际的调试，我加深了对书本与实际的区别，在我们的学习中，应该将实际与理论结合起来，理论是与实际有一定的差距。这是我学到的最有价值的知识。
在我设计这个控制系统中，由于时间的限制和个人知识的局限，在设备上虽然可以设计出更复杂的控制系统，但是对系统算法和程序还要进一步设计。同时在软件上面没有考虑到抗干扰，这是整个控制系统应该改进的地方。同时在整个课程设计中，由于缺少了对更复杂的控制系统的调试，因此对自己单回路的系统性能没有一个充分的认识，这样就没法对各种控制方法进行一个实际的对比，这是这个课程设计最大的缺陷。建议在后面的课程设计中最好多给点时间让我们有机会设计更复杂的控制系统，这样不但能加强自己的设计能力，同时也掌握了设计系统的能力。
参考文献
《过程控制及其MATLAB实现(第2版)》 ***********方康玲，电子工业出版社
《计算机控制工程》 ********** 陈宗海、王雷，中国科学技术大学出版社
过程控制系统课程设计报告报告实验报告
成都理工大学工程技术学院《过程控制系统课程设计实验报告》 名称：单容水箱液位过程控制 班级：2011级自动化过程控制方向 姓名： 学号：
目录 前言 一．过程控制概述 (2) 二．THJ-2型高级过程控制实验装置 (3) 三．系统组成与工作原理 (5) （一）外部组成 (5) （二）输入模块ICP-7033和ICP-7024模块 (5) （三）其它模块和功能 (8) 四．调试过程 (9) （一）P调节 (9) （二）PI调节 (10) （三）PID调节 (11) 五．心得体会 (13)
前言 现代高等教育对高校大学生的实际动手能力、创新能力以及专业技能等方面提出了很高的要求，工程实训中心的建设应紧紧围绕这一思想进行。 首先工程实训首先应面向学生主体群，建设一个有较宽适应面的基础训练基地。通过对基础训练设施的 集中投入，面向全校相关专业，形成一定的规模优势，建立科学规范的训练和管理方法，使训练对象获得机械、 电子基本生产过程和生产工艺的认识，并具备一定的实践动手能力。 其次，工程实训的内容应一定程度地体现技术发展的时代特征。为了适应现代化工业技术综合性和多学科交叉的特点，工程实训的内容应充分体现机与电结合、技术与非技术因素结合，贯穿计算机技术应用，以适应科学技术高速发展的要求。应以一定的专项投入，建设多层次的综合训练基地，使不同的训练对象在获得对现代工业生产方式认识的同时，熟悉综合技术内容，初步建立起“大工程”的意识，受到工业工程和环境保护方面的训练，并具备一定的实用技能。 第三，以创新训练计划为主线，依靠必要的软硬件环境，建设创新教育基地。以产品的设计、制造、控制乃至管理为载体，把对学生的创新意识和创新能力的培养，贯穿于问题的观测和判断、创造和评价、建模和设计、仿真和建造的整个过程中。
杭电《过程控制系统》实验报告
实验时间：5月25号 序号： 杭州电子科技大学 自动化学院实验报告 课程名称：自动化仪表与过程控制 实验名称：一阶单容上水箱对象特性测试实验 实验名称：上水箱液位PID整定实验 实验名称：上水箱下水箱液位串级控制实验 指导教师：尚群立 学生姓名：俞超栋 学生学号：09061821
实验一、一阶单容上水箱对象特性测试实验一．实验目的 （1）熟悉单容水箱的数学模型及其阶跃响应曲线。 （2）根据由实际测得的单容水箱液位的阶跃响应曲线，用相关的方法分别确定它们的参数。二．实验设备 AE2000型过程控制实验装置，PC机，DCS控制系统与监控软件。 三、系统结构框图 单容水箱如图1-1所示： Q2 图1-1、单容水箱系统结构图 四、实验原理 阶跃响应测试法是系统在开环运行条件下，待系统稳定后，通过调节器或其他操作器，手动改变对象的输入信号（阶跃信号），同时记录对象的输出数据或阶跃响应曲线。然后根据已给定对象模型的结构形式，对实验数据进行处理，确定模型中各参数。 图解法是确定模型参数的一种实用方法。不同的模型结构，有不同的图解方法。单容水箱对象模型用一阶加时滞环节来近似描述时，常可用两点法直接求取对象参数。 如图1-1所示，设水箱的进水量为Q1，出水量为Q2，水箱的液面高度为h，出水阀
h1( t ) h1(∞ ) 0.63h1(∞) 0 T V 2固定于某一开度值。根据物料动态平衡的关系，求得： 在零初始条件下，对上式求拉氏变换，得： 式中，T 为水箱的时间常数（注意：阀V 2的开度大小会影响到水箱的时间常数），T=R 2*C ，K=R 2为单容对象的放大倍数，R 1、R 2分别为V 1、V 2阀的液阻，C 为水箱的容量系数。令输入流量Q 1 的阶跃变化量为R 0，其拉氏变换式为Q 1（S ）=R O /S ，R O 为常量，则输出液位高度的拉氏变换式为： 当t=T 时，则有： h(T)=KR 0(1-e -1)=0.632KR 0=0.632h(∞) 即 h(t)=KR 0(1-e -t/T ) 当t —>∞时，h （∞）=KR 0，因而有 K=h （∞）/R0=输出稳态值/阶跃输入 式（1-2）表示一阶惯性环节的响应曲线是一单调上升的指数函数，如图1-2所示。当由实验求得图1-2所示的 阶跃响应曲线后，该曲线上升到稳态值的63%所对应时间，就是水箱的时间常数T ，该时间常数T 也可以通过坐标原点对响应曲线 图 1-2、 阶跃响应曲线
武汉理工大学模电课设温度控制系统设计
课程设计任务书 学生姓名：张亚男专业班级：通信1104班 指导教师：李政颖 工作单位：信息工程学院 题目: 温度控制系统的设计 初始条件：TEC半导体制冷器、UA741 运算放大器、LM339N电压比较器、稳压管、LM35温度传感器、继电器 要求完成的主要任务: 一、设计任务：利用温度传感器件、集成运算放大器和Tec(Thermoelectric Cooler， 即半导体致冷器)等设计一个温度控制器。 二、设计要求：（1）控制密闭容器内空气温度 （2）控制容器容积>5cm*5cm*5cm （3）测温和控温范围0℃~室温 （4）控温精度±1℃ 三、发挥部分：测温和控温范围：0℃~（室温+10℃） 时间安排：19周准备课设所需资料，弄清各元件的原理并设计电路。 20周在仿真软件multisim上画出电路图并进行仿真。 21周周五前进行电路的焊接与调试，周五答辩。 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日
温度控制系统的设计 1.温度控制系统原理电路的设计 (3) 1.1 温度控制系统工作原理总述 (3) 1.2 方案设计 (3) 2.单元电路设计 (4) 2.1 温度信号的采集与转化单元——温度传感器 (4) 2.2 电压信号的处理单元——运算放大器 (5) 2.3 电压值表征温度单元——万用表 (7) 2.4 电压控制单元——迟滞比较器 (8) 2.5 驱动单元——继电器 (10) 2.6 TEC装置 (11) 2.7 整体电路图 (12) 3.电路仿真 (12) 3.1 multisim仿真 (12) 3.2 仿真分析 (14) 4.实物焊接 (15) 5.总结及体会 (16) 6.元件清单 (18) 7.参考文献 (19)
管式加热炉串级系统控制过控课设解析
学号1422060213 天津城建大学 过程控制课程设计 设计说明书 串级温度控制系统设计 起止日期：2017 年7 月 3 日至2017 年7 月7 日 学生姓名侯亚东 班级14自动化2班 成绩 指导教师(签字) 控制与机械工程学院 2017年7月7日
天津城建大学 课程设计任务书 2016 -2017学年第 2学期 控制与机械工程 学院 自动化专业 班级 14自动化2班 姓名 侯亚东 学号 1422060213 课程设计名称： 过程控制 设计题目： 串级温度控制系统设计 完成期限：自 2017 年 7 月 3 日至 2017 年 7 月 7 日共 1 周 设计依据、要求及主要内容： 一、设计任务 管式加热炉系统，考虑将燃烧室温度作为副变量，烧成温度作为主变量，主、副对象的传递函数分别为： 2017()81 s G s e s -=+，021()(101)(201)G s s s =++ 试采用串级控制设计温度控制系统，具体要求如下： 1) 进行控制方案设计，包括调节阀的选择、控制器参数整定，给出相应的闭环系统原理图； 2) 进行仿真实验，给出系统的跟踪性能和抗干扰性能； 3）说明不同控制方案对系统的影响。 二、设计要求 采用MATLAB 仿真；需要做出以下结果： （1） 超调量 （2） 峰值时间 （3） 过渡过程时间 （4） 余差 （5） 第一个波峰值 （6） 第二个波峰值 （7） 衰减比 （8） 衰减率 （9） 振荡频率 （10）全部P 、I 、D 的参数 （11）PID 的模型 （12）设计思路 三、设计报告 课程设计报告要做到层次清晰，论述清楚，图表正确，书写工整；详见“课程设计报告写作要求”。
武汉理工大学企业形象管理课设
课程设计 题目《企业形象管理》课程设计 学院信息工程学院 专业通行工程 班级通信0804 姓名张锡山 指导教师吕浩 年月日 《企业形象管理》课程设计 1案例分析 1.1研究所在导入CIS初期做了哪些工作？这种前期准备是否必要？ 研究所在导入CIS初期，主要做以下三方面的准备工作： 1.建立策划组织机构。 研究所组织并成立了创新文化建设规划委员会，并由所长担任主任。 必要性：建立企业形象策划的组织机构是企业形象策划的核心，企业形象策划的组织机构是企业形象战略导入行为的决策者和操作者。企业导入企业形象战略，首先应设立专门的组织机构，进行统一的指挥和领导，处理与企业形象策划有关的各类事宜。 2.确定策划目标。 西安A研究所与专业公司一起制订了详细的CIS规划设计实施方案，确定了创新文化建设的基本原则和建设目标。 必要性：明确企业形象策划的目标是进行企业形象策划的基本要求，没有一个清楚的策划目标，整个企业形象策划工作就会失去存在的意义，其重要性不言而喻。
3.明确策划动机。 研究所借鉴CIS，结合自身的实际情况，将CIS规划内容确定为侧重于凝练科研创新理念体系，建立与完善管理制度、规范人员行为。 必要性：明确策划动机是企业形象策划的首要任务。企业形象策划是在不同的目的和动机的支配下展开的，动机不同将直接影响到企业形象策划的操作过程和最终结果。 1.2研究所在导入CIS的过程中遵循了哪些原则？起到了什么作用？ 研究所在导入CIS的过程中遵循了以下三个原则： 1.传播化原则。 研究所召开会议30余次座谈会，与管理人员、年轻的学科带头人及老科研人员进行了近百次个别谈话，体现了传播化原则中的群际传播（即通过企业组织网络和“舆论领袖”进行传播，如会议等）和人际传播（即人与人之间的信息交流，如重点访谈谈心等）。 作用：研究所在导入CIS的过程中遵循传播化原则，使企业全体员工了解CIS，支持创新文化建设，同时通过信息的传播与反馈，研究所找出了困扰研究所事业发展的负面因素。 2.个性化原则。 研究所从实际出发，分析自身行业所具有的特点，在借鉴CIS的过程中，发现研究所没有直接面向消费者的产品与服务的特点，因此在其视觉形象的设计不仅要考虑美学因素与观众认知性，更加要突出形象的文化承载力，才能够贴切地传达西安A研究所团队创新的文化理念。最终研究所概括出“日月光华，协力精进”的独特的团队形象概念，与其他研究所相区别，很好地体现了研究所的特有形象。 作用：研究所在导入CIS的过程中遵循了个性化原则，注意自身行业的特点，突出了西安A研究所自身的特色，形象地塑造了西安A研究所的个性风采及文化特质，使研究所的形象与众不同，让人产生强烈的印象。 3.统一性原则。 研究所规划设计了包含标志、标准色、象征图案、吉祥物以及名片、信纸、信封等一百多项视觉形象系统，从一进研究所大门的方向指示牌、草坪、树木标识牌，再到各楼层指示牌、理念文化标语牌，以及纸杯、文件夹、便笺纸、会议桌牌等，
过控课设
摘要 在过程工业中被控制量通常有以下四种: 液位、压力、流量、温度。而液位不仅是工业过程中常见的参数，且便于直接观察，也容易测量。过程时间常数一般比较小。以液位过程构成实验系统,可灵活地进行组态，实施各种不同的控制方案。液位控制装置也是过程控制最常用的实验装置。国外很多实验室有此类装置，如瑞典LUND大学等。很多重要的研究报告、模拟仿真均出自此类装置! 本次设计也是基于这套水箱液位控制装置来实现的。这套系统由多个水箱，液位检测变送器，电磁流量计，涡轮流量计，自动调节阀，控制面板等喝多器件构成。 液位控制的发展从七十年代到九十年代经历了几个阶段，控制理论由经典控制理论到现代控制理论，再到多学科交叉；控制工具由模拟仪表到DCS，再到计算机网络控制；控制要求与控制水平也由原来的简单、安全、平稳到先进、优质、低耗、高产甚至市场预测、柔性生产。而其中应用最广泛的就是PID 控制器。 这次首先是用一天半的时间让我们熟悉各种建模的方法。学会建立了最初的四种模型。接着后几天就是开始熟悉各种控制系统，以及运用它们去控制水箱的液位，从而更加深刻的理解控制的概念。并且在过程中，要熟练学会调整PID的参数，学会使用MATLAB等。 关键词：水箱液位 PID控制前馈控制 一. 设计题目 双容水箱液位前馈—反馈控制系统设计 二. 设计任务 如图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，在支路一中通过变频器对下水箱液位施加干扰，支路二则设置调节阀为保持下水箱液位恒定。试设计前馈—反馈控制系统以维持下水箱液位的恒定。 2 图1 双容水箱液位控制系统示意图
三. 设计要求 设上、下水箱系统均以进水量为输入、水箱水位高度为输出，且均可用一阶惯性环节近似，其中上水箱系统的稳态增益为2，惯性时间常数为10；下水箱系统稳态增益为1，惯性时间常数为96。两水箱串联工作。 1）当只有第二支路向上水箱注水时，试对该双容水箱液位系统的动态特性进行仿真，并画出相应的单位阶跃响应曲线。若用一阶惯性环节对该双容对象加以近似，试用作图法确定相应的模型参数，并比较新建模型与原模型的单位阶跃响应。2）当第二支路投运10s后，第一支路由变频器控制向上水箱注水施加干扰，干扰量位均值为0、方差为0.01的白噪声，试对该双容水箱液位系统在此种情况下的动态过程进行仿真； 3）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； 4）针对该受扰的液位系统设计前馈—反馈控制，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。 四、设计报告 1)设计任务分析（包括系统建模、单回路控制以及前馈—反馈控制方案的理论 比较）； 1.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。
过控控制系统综合设计实验
过程控制系统综合设计实验报告 项目：过程控制系统综合设计 班级：自动化133 姓名： 学号： 指导老师： 一：实验目的及要求 目的： 1.结合比值控制系统、串级控制系统、前馈反馈控制系统、解耦控 制系统的实施，掌握DDC系统应用，以及安装； 2.掌握P900系列智能调节器的参数整定与操作； 3.掌握各类标准信号的测定方法； 4.掌握传感器、执行器的使用； 5.掌握数学建模方法以及PID参数的整定方法。
要求： 1、按照实验指导书上的任务完成实验内容； 2、记录数据以及实验结果，保存实验结果图； 3、完成实验报告的设计，撰写，分析并处理实验结果； 4、进行答辩。
二：实验过程及实验结果 实验一、长滞后环节温度PID 控制实验 一、实验目的 1、熟悉纯滞后（温度）对象的数学模型及其阶跃响应曲线。 2、根据由实际测得的纯滞后（温度）阶跃响应曲线，分析加热系统的飞升特性。 二、实验器材 CS4100型过程控制实验装置 配置：C3000过程控制器、实验连接线。 三、实验原理 整个纯滞后系统如图4-1所示，加热水箱为纯滞后水箱提供热水，在加热水箱的出水口即纯滞后水箱的进水口装有温度传感器。纯滞后水箱，中间固定有一根有机玻璃圆柱，9块隔板呈环形排布在圆柱周围，将整个水箱分隔为9个扇形区间，热水首先流入A 区间，再由底部进入B 区间，流过B 区间后再由顶部进入C 区间，如此再依次流过D 、E 、F 、G 、H 最后从I 区间流出，测温点设在E 、H 区间，当A 区间进水水温发生变化时，各区间的水温要隔一段时间才发生变化，当进水水流流速稳定在1.5L/Min 时，与进水水温T1相比E 区间的水温T2滞后时间常数τ约为4分钟，H 区间的水温T3滞后时间常数τ约为8分钟。各隔板的上沿均低于水箱的外沿，这样如果水流意外过大则会漫过各隔板直接进入I 区间再流出。 A B C D E F G H I t2 t3 六号纯滞后水箱 五号加热水箱 调压 模块 手动设定 Q t1 图3-1 纯滞后系统示意图
过控课设
汽包水位是锅炉运行的主要指标之一，是一个非常重要的被控量。维持水位在一定范围内是保证锅炉安全运行的首要条件，这是因为： （1）水位过高会影响汽包内汽水分离，饱和水蒸汽温度急剧下降，该过热蒸汽作为汽轮机动力的话，将会损坏汽轮机叶片，影响运行的安全性和经济性。（2）水位过低，则由于汽包内的水量转少，而负荷很大时，如不及时调节就会使汽包内的水全部液化，导致水冷壁烧坏，甚至引起爆炸。因此，锅炉汽包水位必须严加控制。 1控制系统的整体分析： 1.1影响汽包水位的主要因素 1)给水流量W 2)主蒸汽流量D 3)燃料量B 1.2控制指标：保证给水流量W和主蒸汽流量D保持平衡，维持汽包水位H在较小范围内波动。 1.3汽包水位控制对象的动态特性分析 做各种主要影响因素的阶跃扰动，记录并分析汽包水位的响应曲线 1)给水扰动： Matlab仿真如图1： 图1：给水扰动Matlab仿真 运行结果如图2：
图2：给水扰动下的水位响应曲线 由被控对象在给水量扰动下的水位阶跃响应曲线，可以看出该被控对象无自平衡能力，且有较大的迟延，因此应采用串级控制，将给水流量的扰动消除在采用带比例作用的副调节回路中，以保证系统的稳定性。 2)蒸汽扰动： Matlab仿真如图3： 图3：蒸汽扰动Matlab仿真 运行结果如图4： 图4：蒸汽扰动下的水位响应曲线
由仿真结果看出对象在蒸发量D扰动下，水位阶跃反应曲线有一段上升的过程，表现有“虚假水位”现象，(出现虚假水位现象的原因：当负荷突然增加，蒸汽流量增加，汽包的压强变小，导致水气化，导致水位升高，同样的，当负荷突然减小，蒸汽流量减小，汽包的压强变大，导致水中气泡液化，水位降低，这两种情况都会出现虚假水位现象。)这种现象的反应速度比内扰快，为了克服“虚假水位”现象对控制系统的不利影响，应考虑引入蒸汽流量的补偿信号。 通过上述对被控对象的动态特性分析，确定采用串级前馈三冲量控制系统： 1)因为串级系统可以有效克服二次干扰，尤其是本系统是有纯迟延环节， 可以有效提高系统的快速性和准确性，改善了系统的动态特性，此外， 串级系统对负荷的变化有一定的自适应能力。 2)通过静态前馈环节的加入，也可以有效改善负荷变化（蒸汽流量变化） 带来的“虚假水位”现象，当蒸汽流量D突然阶跃增加，由于虚假水位 现象会使水位增加，错误地使调节机构减小给水量，但引入前馈后，D 的增加通过副回路的比例作用又使得调节机构增加给水量，所以通过合 适的参数整定，将会有效克服“虚假水位”现象。 1.4，系统框图、控制系统流程图及SAMA图如下所示： 图5：控制系统框图
浅谈重大传染病作为大学通识课的教学目的和意义
浅谈重大传染病作为大学通识课的教学目的和 意义 人才培养是高等学校的根本任务。通识教育的目的在于提升本科人才培养质量、促进学生“成人”教育的战略选择。大学生作为我国社会主义现代化建设骨干，肩负着中华民族伟大复兴的重要使命，拥有健康的体魄是大学生成为栋梁之才的基础，他们的健康状况将直接影响国家战略目标是否能实现。因此，从年轻时代开始培养健康生活方式和习惯，不仅能促进学生个人的身心健康，而且也能对他们的未来发展起到重要的作用。尽管社会经济在不断发展，人民生活水平不断在提高，但是传染病仍然是威胁人类健康的第一大杀手。随着科学的进步和医学家不懈的努力，许多传染病已经被人类消灭或有效地管制。然而，新发传染病又给人类生命、财产造成了巨大损失，而曾被征服的传染病又卷土重来。因此，人类面临着新、老传染病的双重威胁。其中，重大传染病对人类的危害尤其显著。随着人口越来越密集，交通日益发达，人群流动性增加，各种重大传染病在全球范围内传播的机会也大大增加了，导致疾病大范围的快速流行。重大传染病已成为一个社会公共卫生安全问题。因此，重大传染病的防治不仅仅是医务工作者的工作，更是一场全人类的战斗，需要全社会的参与协作，才有可能有效控制疾病。在大学生群体中普及重大传染病的知识不仅能帮助大学生提高自身保护意识和能力，防止传染病在大学生人群中传播，还能促进大学生关注和参与预防重大传染病的公益活动。 一、重大传染病简介 我国的重大传染病主要包括艾滋病、结核病、病毒性肝炎、血吸虫病、传染性非典型肺炎、霍乱、人感染高致病性禽流感、鼠疫等。重大传染病具有发病急、死亡率高、波及范围广的特点，严重损害人类健康和社会经济发展。因此，2008 年，国家卫生和
【2017年最新】武汉理工大学考试试题
武汉理工大学考试试题（A 卷） 课程名称：高等数学A （下） 专业班级：2009级理工科专业 题号 一 二 三 四 五 六 七 总分 题分 15 15 24 16 16 8 6 100 备注：学生不得在试题纸上答题（含填空题、选择题等客观题）应按顺序答在答题纸上。 一、单项选择题（35?=15分） 1. 设线性无关的函数123(),(),()y x y x y x 均是二阶非齐次线性微分方程 ()()()y p x y q x y f x '''++=的解，12,c c 是任意常数，则该方程的通解是（ ）. A ．1122123(1)y c y c y c c y =++-- B ．11223y c y c y y =++ C ．1122123(1)y c y c y c c y =+--- D ．1122123()y c y c y c c y =+-+ 2. 曲线23,,x t y t z t ===在点(1,1,1)处的法平面方程为（ ）. A ．236x y z +-= B ．236x y z ++= C ．236x y z --= D ．236x y z -+= 3.设有三元方程ln 1xz xy z y e -+=，根据隐函数存在定理，存在点()0,1,1的一个邻域，在该邻域内该方程只能确定（ ）. A ．一个具有连续偏导数的隐函数(,)z z x y = B ．两个具有连续偏导数的隐函数(,)x x y z =和(,)z z x y = C ．两个具有连续偏导数的隐函数(,)x x y z =和(,)y y x z = D ．两个具有连续偏导数的隐函数(,)y y x z =和(,)z z x y = 4. 设(,)f x y 为连续函数，则二次积分1 40 (cos ,sin )d f r r rdr πθθθ??=（ ）. A ．2 212 (,)x x dx f x y dy -? ? B ．2 212 (,)x dx f x y dy -?? C ．2 212 (,)y dy f x y dx -? ? D ． 2 212 (,)y y dy f x y dx -? ? 5. 级数3 1 sin n n n α ∞ =∑ 的收敛情况是（ ）. A ．绝对收敛 B ．收敛性与α有关 C ．发散 D ．条件收敛
双容水箱-过控课程设计报告-上海电力_图文(精)
《过程控制系统设计》课程设计报告 姓名: 学号: XXXXXX 班级: XXXXXXXX 指导老师: 设计时间:2014年 1月 11日 ~1月 15日 第一部分双容水箱液位串级 PID 控制实物实验时间:同组人: 一、实验目的 1、进一步熟悉 PID 调节规律 2、学习串级 PID 控制系统的组成和原理 3、学习串级 PID 控制系统投运和参数整定 二、实验原理(画出“ 系统方框图” 和“ 设备连接图” 1、实验设备:四水箱实验系统 DDC 实验软件、四水箱实验系统 DDC 实验软件 2、原理说明: 控制系统的组成及原理 一个控制器的输出用来改变另一个控制器的设定值,这样连接起来的两个控制器称为“串级” 控制器。两个控制器都有各自的测量输入, 但只有主控制器具有自己独立的设定值, 只有副控制器的输出信号送给被控对象, 这样组成的系统称为串级控制系统。本仿真系统的双容水箱串级控制系统如下图 1所示:
图 1 双容水箱串级控制系统框图 串级控制器术语说明 主变量:y1称主变量。使它保持平稳使控制的主要目的 副变量:y2称副变量。它是被控制过程中引出的中间变量 主对象:下水箱;副对象:上水箱 主控制器:PID 控制器 1,它接受的是主变量的偏差 e1,其输出是去改变副控制器的设定值副控制器:PID 控制器 2,它接受的是副变量的偏差 e2,其输出去控制阀门 主回路:若将副回路看成一个以主控制器输出 r2为输入,以副变量 y2为输出的等效环节, 则串级系统转化为一个单回路,即主回路。 副回路:处于串级控制系统内部的,由 PID 控制器 2和上水箱组成的回路 串级控制系统从总体上看, 仍然是一个定值控制系统, 因此, 主变量在干扰作用下的过渡过程和单回路定值控制系统的过渡过程具有相同的品质指标。但是串级控制系统和单回路系统相比, 在结构上从对象中引入一个中间变量(副变量构成了一个回路,因此具有一系列的特点。串级控制系统的主要优点有:
过控实验指导书最新本科
《过程控制系统》 安阳工学院 电子信息与电气工程学院
一、实验目的 1．掌握双容水箱特性的阶跃响应曲线测试方法； 2．根据由实验测得双容液位的阶跃响应曲线，确定其特征参数K、T1、T2及传递函数；3．掌握同一控制系统采用不同控制方案的实现过程。 二、实验条件 1．THJ－3型高级过程控制系统实验装置； 2．计算机、组态王工控组态软件、RS232/485转换器1只、串口线1根； 3．万用表1只。 三、实验原理 图2-1 双容水箱对象特性测试系统
G(s)=G 1(s)G 2 (s)=1 2 1212 k k K T1T1(T1)(T1) s s s s ?= ++++ (2-1) 式中K＝k 1 k 2 ，为双容水箱的放大系数，T 1 、T 2 分别为两个水箱的时间常数。 本实验中被测量为中水箱的液位，当上水箱输入量有一阶跃增量变化时，两水箱的液位变化曲线如图2-2所示。由图2-2可见，上水箱液位的响应曲线为一单调上升的指数函数（图2-2(a)）；而下水箱液位的响应曲线则呈S形曲线（图2-2(b) ），即下水箱的液位响应滞后了，它滞后的时间与阀F1-10和F1-11的开度大小密切相关。 图2-2 双容水箱液位的阶跃响应曲线 （a）中水箱液位（b）下水箱液位 双容对象两个惯性环节的时间常数可按下述方法来确定。在图2-3所示的阶跃响应曲线上求取： (1) h 2 （t）| t=t1 =0.4 h 2 (∞)时曲线上的点B和对应的时间t 1 ； (2) h 2 （t）| t=t2 =0.8 h 2 (∞)时曲线上的点C和对应的时间t 2 。 图2-3 双容水箱液位的阶跃响应曲线 然后，利用下面的近似公式计算式 阶跃输入量 输入稳态值 = ∞ = O h x ) ( K2 (2-2) 2.16 t t T T2 1 2 1 + ≈ + (2-3) ) 55 .0 74 .1( ) T (T T T 2 1 2 2 1 2 1- ≈ +t t (2-4) 0.32〈t 1 /t 2 〈0.46 由上述两式中解出T 1 和T 2 ，于是得到如式（2-1）所示的传递函数。 在改变相应的阀门开度后，对象可能出现滞后特性，这时可由S形曲线的拐点P 处作一切线，它与时间轴的交点为A，OA对应的时间即为对象响应的滞后时间τ。于是得到双容滞后（二阶滞后）对象的传递函数为： G（S）= )1 )(1 ( 2 1 + +S T S T K S eτ- (2-5)
过控课设蒸发器前馈-反馈控制
过控课设目录 第一章前馈-反馈控制与设计任务 (2) 1.1 前馈控制 (2) 1.2 反馈控制 (2) 1.3 设计任务 (2) 1.4 设计要求 (2) 1.5 设计报告 (2) 第二章前馈-反馈系统 (2) 2.1 前馈控制系统的组成 (3) 2.2 前馈控制系统的特点 (3) 2.3 前馈-反馈复合控制系统特性分析 (4) 第三章前馈-反馈仿真分析 (7) 3.1 系统分析 (7) 3.2 静态系统仿真图 (8) 3.2 动态系统仿真 (9) 3.3 系统跟踪性能与抗干扰性能 .............................................. . 9 第四章总结 .. (11) 参考文献 (12)
第一章前馈-反馈控制与设计任务 1.1 前馈控制 前馈控制（英文名称为Feedforward Control），是按干扰进行调节的开环调节系统，在干扰发生后，被控变量未发生变化时，前馈控制器根据干扰幅值，变化趋势，对操纵变量进行调节，来补偿干扰对被控变量的影响，使被控变量保持不变的方法。 1.2 反馈控制 反馈控制（英文名称为Feedback Control），是指从被控对象获取信息，按照偏差的极性而向相反的方向改变控制量，再把调节被控量的作用馈送给控制对象，这种控制方法称为反馈控制，也称作按偏差控制。反馈控制总是通过闭环来实现的。反馈控制的特点：反馈控制的特点有：按偏差进行调节；调节量小，失调量小；能随时了解被控变量变化情况；输出影响输入（闭环）。反馈控制必须有偏差才能进行调节，调节作用落后于干扰作用；调节不及时，被控变量总是变化的。 1.3 设计任务 蒸发器的控制通道传递函数为，G01(s)=Wo(s)= 0.94/(55s+1)ｅ-6s,扰动通道特性为G02(s)=Wf(s)=1.05/(41s+1)ｅ-8s试设计前馈-反馈控制系统，具体要求如下： 1.4 设计要求 1) 采用matlab仿真分析不同形式前馈控制器对系统性能的影响； 2）采用matlab仿真分析不同形式前馈-反馈控制器对系统性能的影响； 3) 选择一种较为理想的控制方案进行设计，给出相应的闭环系统原理图； 4）进行仿真实验，给出系统的跟踪性能和抗干扰性能。 1.5 设计报告 课程设计报告要做到层次清晰，论述清楚，图表正确，书写工整；详见“课程设计报告写作要求”。 第二章前馈-反馈系统 2.1 前馈控制系统的组成 在热工控制系统中，由于被控对象通常存在一定的纯滞后和容积滞后，因而从干扰产生到被调量发生变化需要一定的时间。从偏差产生到调节器产生控制作用以及操纵量改变到被控量发生变化又要经过一定的时间，可见，这种反馈控制方案的本身决定了无法将干扰对被控量的影响克服在被控量偏离设定植之前，从而限制了这类控制系统控制质量的进一步提高。考虑到偏差产生的直接原因是干扰作用的结果，如果直接按扰动而不是按偏差进行控制，也就是说，当干扰一出现调节器就直接根据检测到的干扰大小和方法按一定规律去控制。由于干扰发生后被控量还未显示出变化之前，调节器就产生了控制作用，这在理论上就可以把偏差彻底消除。按照这种理论构成的控制系统称为前馈控制系统，显然，前馈控制对于干扰的克服
武汉理工大学水质工程学I课设
1.设计任务及资料 1.1设计原始资料 长垣镇最高日设计用水量为近期5万吨/天，远期10万吨/天，规划建造水厂一座。已知城区地形平坦，地面标高为21.00米；水源采用长江水；取水构筑物远离水厂，布置在厂外。管网最小服务水头为28.00米；二级泵站采用二级供水到管网系统，其中最大一级供水量占全天用水量的百分数为5.00%，时间为早上6：00～晚上10：00，此时管网系统及水厂到管网的输水管的总水头损失为11.00米；另一级供水时管网系统及水厂到管网的输水管的总水头损失为5.00米。常年主导风向：冬季为东北风、夏季为东南风。水厂大门朝向为北偏西15°。 1.2设计任务 1、设计计算说明书1本。 内容包括任务书、目录、正文、参考资料、成绩评定表等，按要求书写或打印并装订成册。 其中正文内容主要包括：工程项目和设计要求概述，方案比较情况，各构筑物及建筑物的形式、设计计算过程、尺寸和结构形式、各构筑物设计计算草图、人员编制、水厂平面高程设计计算和布置情况以及设计中尚存在的问题等。 2、手工绘制自来水厂平面高程布置图1张（1号铅笔图，图框和图签按标准绘制）。要求：比例选择恰当，图纸布局合理，制图规范、内容完整、线条分明，字体采用仿宋字书写。
2. 设计规模及工艺选择 2.1设计规模 根据所提供的已知资料：最高日用水量为近期5万吨/天，远期10万吨/天。 d Q=Q α α为自用水系数，取决于处理工艺、构筑物类型、原水水质及水厂是否设有 回收水设施等因素，一般在1.05-1.10之间，取α =1.07，则水厂生产水量 近期：Q 0=1.07Q d =1.07×50000=53500m 3/d=2229.2m 3/h 远期：Q 0=1.07Q d =1.07×100000=107000 m 3/d=4458.3m 3/h 水处理构筑物的设计，应按原水水质最不利情况时所需供水量进行校核。 2.2水厂工艺流程选择 2.2.1概述 给水处理的任务是通过必要的处理方法去除水中杂质，使之符合生活饮用或工业使用要求的水质。给水处理工艺方法和工艺的选择，应根据原水水质及设计生产生产能力等选择，由于水源不同，水质各异，生活饮用水处理系统的组成和工艺流程也多种多样。 2.2.2水处理流程选择 水处理方法应根据水源水质的要求确定。所给的设计资料中指出，水源采用 长江水，其水质应该较好，采用一般传统的水处理工艺，即：混合、絮凝、沉淀、过滤、消毒。混凝剂采用硫酸铝，设溶解池和溶液池，计量泵投加药剂，管式静态混合器混合。絮凝池采用水平轴机械絮凝池。沉淀池采用平流沉淀池。滤池采用普通快滤池。
过控实验
实验一：一阶单容上水箱对象特性测试实验 一、实验目的 1）、熟悉单容水箱的数学模型及其阶跃响应曲线。 2）、根据由实际测得的单容水箱液位的阶跃响应曲线，用相关的方法分别确定它们的参数。 二、实验设备 AE2000A型过程控制实验装置，万用表、上位机软件、计算机、RS232-485转换器1只、串口线1根、实验连接线。 三、系统结构框图 单容水箱如图2-1-1所示： 图2-1-1单容水箱系统结构图 四、实验原理 阶跃响应测试法是系统在开环运行条件下，待系统稳定后，通过调节器或其他操作器，手动改变对象的输入信号（阶跃信号）。同时，记录对象的输出数据或阶跃响应曲线，然后根据已给定对象模型的结构形式，对实验数据进行处理，确定模型中各参数。 图解法是确定模型参数的一种实用方法，不同的模型结构，有不同的图解方法。单容水箱对象模型用一阶加时滞环节来近似描述时，常可用两点法直接求取对象参数。 如图2-1-1所示，设水箱的进水量为Q1，出水量为Q2，水箱的液面高度为h，出水阀V2固定于某一开度值。根据物料动态平衡的关系，求得： （2-1-1）在零初始条件下，对上式求拉氏变换，得： （2-1-2）式中，T为水箱的时间常数（注意：阀V2的开度大小会影响到水箱的时间常数），T=R2*C，
K=R 2为过程的放大倍数，R 2为V 2阀的液阻，C 为水箱的容量系数。令输入流量Q 1（S ）=R 0/S ，R 0为常量，则输出液位的高度为： （2-1-3） 即 h(t)=KR 0(1-e -t/T ) （2-1-4） 当t →∞时，h （∞）=KR 0；当t=T 时，则有： h(T)=KR 0(1-e -1)=0.632KR 0=0.632h(∞) 因而有 K=h （∞）/R 0=输出稳态值/阶跃输入 （2-1-5） 式（2-1-2）表示一阶惯性环节的响应曲线是一单调上升的指数函数，如图2-1-2所示。当由实验求得图2-1-2所示的阶跃响应曲线后，该曲线上升到稳态值的63%所对应时间，就是水箱的时间常数T ，该时间常数T 也可以通过坐标原点对响应曲线作切线，切线与稳态值交点所对应的时间就是时间常数T ，其理论依据是： 0000 () ()t T t t dh t KR KR h e dt T T T -==∞== = （2-1-6） h1( t ) h1(∞ ) 0.63h1(∞) 0 T 图2-1-2 阶跃响应曲线 五、实验内容和步骤 1．设备的连接和检查 1) 检查电源开关是否关闭。 2) 关闭阀22，将AE2000A 实验对象的储水箱灌满水（至最高高度）。 3) 打开以丹麦泵、电动调节阀、涡轮流量计组成的动力支路至上水箱的出水阀门：阀 1、阀4、阀6，关闭动力支路上通往其他对象的切换阀门：阀 2、阀10、阀17、阀20。 4) 打开上水箱的出水阀8至适当开度。 2. 系统连线 1) 电源控制板上的三相电源、单相Ⅰ的空气开关、单相泵电源开关在关的位置。 2) 电动调节阀的～220V 电源开关打在关的位置。
过控课程设计 1
1 前言 本设计是针对《化工设备机械基础》这门课程所安排的一次课程设计，是对这门课程的一次总结，要综合运用所学的知识并查阅相关书籍完成设计。 本设计的液料为液氨，它是一种无色液体。氨作为一种重要的化工原料，应 ，分子量17.03，相对密度0.7714g/L，熔点-77.7℃，沸点 用广泛。分子式NH 3 -33.35℃，自燃点651.11℃，蒸汽压1013.08kPa(25.7℃)。蒸汽与空气混合物爆炸极限16～25%(最易引燃浓度17%)。氨在20℃水中溶解度34%,25℃时,在无水乙醇中溶解度10%,在甲醇中溶解度16%,溶于氯仿、乙醚,它是许多元素和化合物的良好溶剂。水溶液呈碱性。液态氨将侵蚀某些塑料制品,橡胶和涂层。遇热、明火,难以点燃而危险性较低; 但氨和空气混合物达到上述浓度范围遇明火会燃烧和爆炸,如有油类或其它可燃性物质存在,则危险性更高。 设计基本思路：本设计综合考虑环境条件、介质的理化性质等因素，结合给定的工艺参数，机械按容器的选材、壁厚计算、强度核算、附件选择、焊缝标准的设计顺序，分别对储罐的筒体、封头、人孔接管、人孔补强、接管、管法兰、液位计、鞍座、焊接形式进行了设计和选择。设备的选择大都有相应的执行标准，设计时可以直接选用符合设计条件的标准设备零部件，也有一些设备没有相应标准，则选择合适的非标设备。各项设计参数都正确参考了行业使用标准或国家标准，这样让设计有章可循，并考虑到结构方面的要求，合理地进行设计。
2 设计选材及结构 2.1 工艺参数的设定 2.1.1 设计压力 根据《化学化工物性数据手册》查得40℃蒸汽压为1.555Mp(绝对压力)，可以判断设计的容器为储存内压压力容器，按《压力容器安全技术监察规程》规定，盛装液化气体无保冷设施的压力容器，其设计压力应不低于液化气40℃时的饱和蒸汽压力，可取液氨容器的设计压力为Pc=1.1×1.555=1.7105 Mpa，属于中压容器。而且查得当容器上装有安全阀时，取1.05～1.3倍的最高工作压力作为设计压力；所以取1.7105 Mpa的压力合适。6.0Mpa≤Pc≤10Mpa属于中压容器。 2.1.2 筒体的选材及结构。设计温度为40摄氏度，在-20～200℃条件下工作属于常温容器。 根据液氨的物性选择罐体材料，碳钢对液氨有良好的耐蚀性腐蚀率在0.1㎜/年以下，且又属于中压储罐，可以考虑20R和16MnR这两种钢材。如果纯粹从技术角度看，建议选用20R类的低碳钢板， 16MnR钢板的价格虽比20R贵，但在制造费用方面，同等重量设备的计价，16MnR钢板为比较经济。所以在此选择16MnR钢板作为制造筒体和封头材料。钢板标准号为GB6654-1996。筒体结构设计为圆筒形。因为作为容器主体的圆柱形筒体，制造容易，安装内件方便，而且承压能力较好，这类容器应用最广。 2.1.3 封头的结构及选材。 封头有多种形式，半球形封头就单位容积的表面积来说为最小，需要的厚度是同样直径圆筒的二分之一，从受力来看，球形封头是最理想的结构形式，但缺点是深度大，直径小时，整体冲压困难，大直径采用分瓣冲压其拼焊工作量也较大。椭圆形封头的应力情况不如半球形封头均匀，但对于标准椭圆形封头与厚度相等的筒体连接时，可以达到与筒体等强度。它吸取了蝶形封头深度浅的优点，用冲压法易于成形，制造比球形封头容易，所以选择椭圆形封头，结构由半个椭球面和一圆柱直边段组成。查椭圆形封头标准（JB/T4737-95）
武汉理工大学模电课程设计--温度控制系统
课程设计任务书 学生：专业班级： 指导教师：工作单位： 题目: 温度控制的设计 初始条件： 电阻、二极管、正负12V电源、UA741、电位器、LED、半导体制冷片Tec、继电器、开关 要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求） 一、设计任务 利用温度传感器件、集成运算放大器和Tec(Thermoelectric Cooler，即半导体致冷器)等设计一个温度控制器。 二、要求 （1）控制密闭容器空气温度 （2）容器容积>5cm*5cm*5cm （3）测温和控温围：0℃~室温 （4）控温精度±1℃ 三、发挥部分 （1）测温和控温围：0℃~（室温+10℃） 时间安排： 时间安排： （1）第18周理论讲解。 （2）第19周理论设计、实验设计及安装调试。
地点：鉴主13楼通信工程综合实验室、鉴主15楼通信工程实验室（1） 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日 目录 摘要................................................................................................................. I Abstract ........................................................................................................ II 1 绪论.. (3) 2设计任务及要求 (4) 2.1设计任务及要求 (4) 2.2设计思想 (4) 3 选定方案的论证及整体电路的工作原理 (5) 3.1 设计方案选择 (5) 3.1.1可行方案 (5) 3.1.2 方案讨论和选择 (6) 3.2.1选定半导体制冷器的论证 (7) 3.2.2选定继电器的论证 (7) 3.2.3选定运算放大器的论证 (8) 3.3 整体电路的工作原理 (9) 4单元电路的设计计算、元器件选择及电路图 (10) 4.1 差分放大电路 (10) 4.1.1实验设计中的差分比例放大电路 (12) 4.2同相滞回比较器 (14) 4.2.1实验设计中的滞回比较器 (15) 4.3控制单元 (18) 5 整体电路图、元件及器件明细 (19) 5.1 整体电路图 (19) 5.2 实物图 (20)
过控课程设计报告
课程设计报告 课程名称：过程控制工程 设计题目：阶跃曲线确定无滞后 一阶对象传递函数 专业：自动化 班级：一班学号： 20100220118 学生姓名：苏星 时间： 2013 年6月1日～6月16日 ―――――――以下指导教师填写―――――分项成绩：出勤成品答辩及考核 总成绩：总分成绩 指导教师：
前言 过程控制通常是指石油、化工、电力、冶金、轻工、纺织、建材、 原子能等工业部门生产过程的自动化,是连续生产过程的自动控制， 其被控量需定量地控制，而且应是连续可调的。若控制动作在时间上 是离散的，但是其被控量需定量控制，也是过程控制。 过程控制系统的品质是由组成系统的各个环节的结构及其特性所 决定的。过程的数学模型是设计过程控制系统，确定控制方案，分析 质量指标，整定调节器参数等等的重要依据。前馈控制，最优控制， 多变量解耦控制等更需要有精确的过程数学模型，所以过程数学模型 是过程控制系统设计分析和应用的重要资料。研究过程建模对于实现 生产过程自动化具有十分重要的意义。 被控过程的数学建模，是指过程在各输入量作用下，其相应输出量 变化函数关系的数学表达式。过程的数学建模有两种：一是非参数模型，例如阶跃响应曲线、脉冲响应曲线和频率特性曲线，是用曲线表 示的。二是参数模型，例如微分方程、传递函数、脉冲响应函数、状 态方程和差分方程等，是用数学方程式或函数表示。本次课程设计采 用的是第一种。 目录 一 .设计原理及思路 2 二. 实验数据（组1和组2） 3 三. maltab数据分析及校验（组1和组2）及matlab仿真4 4 四. 参考资料及心得体会 12
一、设计原理及思路 无滞后一阶对象（单容）传递函数 1.计算法 000 )0()(,x y y k T k ?-∞= ？如何确定 000 T x k dt dy t = =)(0000 00 ∞===y x k t T x k T t ; )(632.0)1)(()(010T y e y T y →∞=-∞=-