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温度控制系统校正环节设计资料

温度控制系统校正环节设计资料
温度控制系统校正环节设计资料

目录

1控制系统超前校正环节设计 (1)

1.1控制系统超前校正环节设计的意义 (1)

1.2控制系统超前校正环节设计的任务 (1)

1.3设计方案 (1)

1.3.1校正前系统分析 (2)

1.3.2 校正方案 (2)

1.4校正前后伯德图比较 (2)

1.4.1比较伯德图 (2)

1.4.2方案修正 (4)

1.5校正前后奈奎斯特图 (6)

1.6校正前后单位阶跃响应比较 (7)

1.6.1系统校正前阶跃响应动态性能 (8)

1.6.2系统校正后阶跃响应动态性能 (9)

1.6.3系统校正前后性能比较 (10)

2控制系统滞后校正环节设计 (11)

2.1 控制系统滞后校正环节设计的意义 (11)

2.2 控制系统滞后校正环节设计的任务 (11)

2.3设计方案 (11)

2.4校正前后伯德图比较 (12)

2.5校正前后乃奎斯特图 (14)

2.6校正前后单位阶跃响应比较 (15)

2.6.1系统校正后阶跃响应动态性能 (15)

2.6.2系统校正前后性能比较 (16)

心得体会 (17)

参考文献 (18)

温度控制系统校正环节设计

1控制系统超前校正环节设计

1.1控制系统超前校正环节设计的意义

性能指标是设计控制系统的依据,在工作原理的基础上设计出来的控制系统往往会存

在一定的差异,系统校正就是在系统不可变不分的基础上,加入适当的校正元件,是系统

满足性能指标的要求。这些为校正系统性能而有目的地引入的装置为校正装置。

超前校正的作用:

(1) 在保持暂态性能不变的条件下,提高了稳态精度。

(2) 在保持稳态性能不变的条件下,增大了截止频率,从而增大了相位裕度,幅值

裕度,减小了超调量。

超前校正就是利用超前相角补偿系统的滞后相角,改善系统的动态性能。

1.2控制系统超前校正环节设计的任务

初始条件: 传递函数为)

)(s/)(s .(s/K G(s)121150+++=的三阶系统描述了一个典型的温度控制系统。用超前补偿设计满足给定性能指标的补偿环节。

要求完成的主要任务:

(1) 设计超前补偿环节,使系统满足9=P K 和相角裕度 25≥PM 的性能指标;

(2) 画出系统在(1)校正前后的奈奎斯特曲线和波特图;

(3) 用Matlab 画出上述每种情况的阶跃响应曲线,并根据曲线分析系统的动态性能指标;

1.3设计方案

当控制系统的性能指标不能满足期望的特性指标时,需要在已选定的系统不可变部

分(包括测量元件,比较元件,放大元件及执行机构等)的基础上加入一些装置(即校正

装置),使系统能满足各项性能指标。

在本次设计中串入一个超前校正的传递函数已达到实验要求.

1.3.1校正前系统分析

用MATLAB 作出满足初始条件的K 值的系统伯德图,计算系统的幅值裕度和相位裕

度。

首先,确定系统开环增益K 值:

Kp=k(0型系统)

可得满足初始条件的K 值: K=9

那么满足初始条件的K 值的系统开环传递函数为:

)

)(s/)(s .(s/G(s)1211509+++= 1.3.2 校正方案

超前校正就是在前向通道中串联传递函数为 G(s)=Ts

aTs ++11,a>1的校正装置,其中a,T 为可调。 关于a T 计算:由伯德图可得未校正前相位裕度r=7.13度,因此 △ ?=25-7+20=38度。

?

??-?+=sin 1sin 1a 推出a=4.2,做-10㏒a 与波特图的交点,得Wm=2.32 由T=a Wm 1

得T=0.21

因此超前校正的传递函数Gc(S)=(1+0.882)/(1+0.21S)

1.4校正前后伯德图比较

1.4.1比较伯德图

用MATLAB 软件作出校正前满足初始条件的K 值的系统伯德图如下:

MATLAB 程序:

G=tf(9,[1 3.5 3.5 1]);margin(G);grid

校正前伯德图如下图1-1所示

图1-1 校正前伯德图

由伯德图可知系统的幅值裕度 Gm=1.94dB

穿越频率 Wg=1.87rad/sec

相位裕度 Pm=7.13deg

截止频率 Wc=1.68rad/sec

用MATLAB软件作出校正后满足初始条件的K值的系统伯德图如下:

G=tf(9*[0.882,1], conv([0.21,1],[1,3.5,3.5,1])),margin(G);grid Transfer function:

7.938 s + 9

---------------------------------------------

0.21 s^4 + 1.735 s^3 + 4.235 s^2 + 3.71 s + 1

伯德图如下图1-2所示:

图1-2 校正后伯德图

幅值裕度 Gm=6.73dB

穿越频率 Wg=3.47rad/sec

相位裕度 Pm=24.1deg

截止频率 Wc=2.32rad/sec

相角裕度Pm=24.1<25

由伯德图来看校正的结果是不满足题设要求的

1.4.2方案修正

关于a T 计算:由伯德图可得未校正前相位裕度r=7.13度,因此 △ ?=25-7+22=40度。

?

??-?+=sin 1sin 1a 推出a=4.6,做-10㏒a 与波特图的交点,得Wm=2.4 由T=a Wm 1

得T=0.19

因此超前校正的传递函数Gc(S)=(1+0.874)/(1+0.19S)

用MATLAB软件作出校正后满足初始条件的K值的系统伯德图如下:

G=tf(9*[0.874,1], conv([0.19,1],[1,3.5,3.5,1])),margin(G);grid Transfer function:

7.866 s + 9

---------------------------------------------

0.19 s^4 + 1.665 s^3 + 4.165 s^2 + 3.69 s + 1

伯德图如下图1-3所示:

图1-3 校正后伯德图

幅值裕度 Gm=7.31dB

穿越频率 Wg=2.34rad/sec

相位裕度 Pm=25.7deg

截止频率 Wc=3.63rad/sec

相角裕度Pm=25.7>25

由伯德图来看校正的结果是满足题设要求的

1.5校正前后奈奎斯特图

校正前的奈奎斯特图如下图1-4:

附程序:

G=tf(9*[0,1],[1,3.5,3.5,1]),nyquist(G)

输出结果

G =

9

-------------------------

s^3 + 3.5 s^2 + 3.5 s + 1

图1-4 校正前奈奎斯特图

校正后的奈奎斯特图如下图1-5所示

附程序:G=tf(9*[0.874,1], conv([0.19,1],[1,3.5,3.5,1])),nyquist(G) 运行结果

Transfer function:

7.866 s + 9

---------------------------------------------

0.19 s^4 + 1.665 s^3 + 4.165 s^2 + 3.69 s + 1

图1-5 校正后奈奎斯特图1.6校正前后单位阶跃响应比较

校正前单位阶跃响应:num=[0,9];

den=[1,3.5,3.5,10];

step(num,den)

grid on

xlabel('t'),ylabel('c(t)')

title('单位阶跃响应')

单位阶跃校正前响应如下图1-6所示

计算机控制课程设计电阻炉温度控制系统

计算机控制课程设计 报告 设计题目:电阻炉温度控制系统设计 年级专业:09级测控技术与仪器 化工、机械、食品等领域。温度控制是工业生产过程中经常遇到的过程控制,有些工艺过程对其温度的控制效果直接影响着产品的质量。因而设计一种较为理想的温度控制系统是非常有价值的。本设计就是利用单片机来控制高温加热炉的温度,传统的以普通双向晶闸管(SCR)控制的高温电加热炉采用移相触发电路改变晶闸管导通角的大小来调节输出功率,达到自动控制电加热炉温度的目的。这种移相方式输出一种非正弦波,实践表明这种控制方式产

生相当大的中频干扰,并通过电网传输,给电力系统造成“公害”。采用固态继电器控温电路,通过单片机控制固态继电器,其波形为完整的正弦波,是一种稳定、可靠、较先进的控制方法。为了降低成本和保证较高的控温精度,采用普通的ADC0809芯片和具有零点迁移、冷端补偿功能的温度变送器桥路,使实际测温范围缩小。 1.1电阻炉组成及其加热方式 电阻炉是工业炉的一种,是利用电流通过电热体元件将电能转化为热能来加热或者熔化元件或物料的热加工设备。电阻炉由炉体、电气控制系统和辅助系统组成,炉体由炉壳、加热器、炉衬(包括隔热屏)等部件组成。由于炉子的种类不同,因而所使用的燃料和加

热方法也不同;由于工艺不同,所要求的温度高低不同,因而所采用的测温元件和测温方法也不同;产品工艺不同,对控温精度要求不同,因而控制系统的组成也不相同。电气控制系统包括主机与外围电路、仪表显示等。辅助系统通常指传动系统、真空系统、冷却系统等,因炉种的不同而各异。电阻炉的类型根据其热量产生的方式不同,可分为间接加热式和直接加热式两大类。间接加热式电阻炉,就是在炉子内部有专用的电阻材料制作的加热元件, (4)电阻炉温度按预定的规律变化,超调量应尽可能小,且具有良好的稳定性; (5)具有温度、曲线自动显示和打印功能,显示精度为±1℃; (6)具有报警、参数设定、温度曲线修改设置等功能。

空调自动化控制原理.

空调自动化控制原理说明 自动化系统是智能建筑的一个重要组成部分。楼宇自动化系统的功能就是对大厦内的各种机电设施,包括中央空调、给排水、变配电、照明、电梯、消防、安全防范等进行全面的计算机监控管理。其中,中央空调的能耗占整个建筑能耗的50%以上,是楼宇自动化系统节能的重点[1]。由于中央空调系统十分庞大,反应速度较慢、滞后现象较为严重,现阶段中央空调监控系统几乎都采用传统的控制技术,对于工况及环境变化的适应性差,控制惯性较大,节能效果不理想。传统控制技术存在的问题主要是难以解决各种不确定性因素对空调系统温湿度影响及控制品质不够理想。而智能控制特别适用于对那些具有复杂性、不完全性、模糊性、不确定性、不存在已知算法和变动性大的系统的控制。“绿色建筑”主要强调的是:环保、节能、资源和材料的有效利用,特别是对空气的温度、湿度、通风以及洁净度的要求,因此,空调系统的应用越来越广泛。空调控制系统涉及面广,而要实现的任务比较复杂,需要有冷、热源的支持。空调机组内有大功率的风机,但它的能耗很大。在满足用户对空气环境要求的前提下,只有采用先进的控制策略对空调系统进行控制,才能达到节约能源和降低运行费用的目的。以下将从控制策略角度对与监控系统相关的问题作简要讨论。 2 空调系统的基本结构及工作原理 空调系统结构组成一般包括以下几部分[2] [3]:

(1) 新风部分 空调系统在运行过程中必须采集部分室外的新鲜空气(即新风),这部分新风必须满足室内工作人员所需要的最小新鲜空气量,因此空调系统的新风取入量决定于空调系统的服务用途和卫生要求。新风的导入口一般设在周围不受污染影响的地方。这些新风的导入口和空调系统的新风管道以及新风的滤尘装置(新风空气过滤器)、新风预热器(又称为空调系统的一次加热器)共同组成了空调系统的新风系统。 (2) 空气的净化部分 空调系统根据其用途不同,对空气的净化处理方式也不同。因此,在空调净化系统中有设置一级初效空气过滤器的简单净化系统,也有设置一级初效空气过滤器和一级中效空气过滤器的一般净化系统,另外还有设置一级初效空气过滤器,一级中效空气过滤器和一级高效空气过滤器的三级过滤装置的高净化系统。 (3) 空气的热、湿处理部分 对空气进行加热、加湿和降温、去湿,将有关的处理过程组合在一起,称为空调系统的热、湿处理部分。在对空气进行热、湿处理过程中,采用表面式空气换热器(在表面式换热器内通过热水或水蒸气的称为表面式空气加热器,简称为空气的汽水加热器)。设置在系统的新风入口,一次回风之前的空气加热器称为空气的一次加热器;设置在降温去湿之后的空气加热器,称为空气的二次加热器;设置

某加热炉温度控制 过程控制

学号 天津城建大学 过程控制课程设计 设计说明书 某加热炉温度控制 起止日期:2014 年6 月23 日至2014 年6 月27 日 学生姓名 班级 成绩 指导教师(签字) 控制与机械工程学院 2014年6月27 日

天津城建大学 课程设计任务书 2013 -2014学年第2学期 控制与机械工程学院电气工程及其自动化专业班级13电气11班 姓名学号 课程设计名称:过程控制 设计题目:某加热炉温度控制 完成期限:自2014 年6 月23 日至2014 年 6 月27 日共1 周设计依据、要求及主要内容: 一、设计任务 某温度过程在阶跃扰动1/ ?=作用下,其温度变化的数据如下: q t h 试根据实验数据设计一个超调量25% δ≤的无差控制系统。具体要求如下: p (1)根据实验数据选择一定的辨识方法建立对象的数学模型; (2)根据辨识结果设计符合要求的控制系统(控制系统原理图、控制规律选择等);(3)根据设计方案选择相应的控制仪表; (4)对设计的控制系统进行仿真,整定运行参数。 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”。 四、参考资料 [1] 何衍庆.工业生产过程控制(1版).北京:化学工业出版社,2004 [2] 邵裕森.过程控制工程.北京:机械工业出版社2000 [3] 过程控制教材 指导教师(签字): 教研室主任(签字): 批准日期:年月日

单片机课程设计(温度控制器)

基于单片机的温度控制器设计 内容摘要:该温度报警系统以AT89C51单片机为核心控制芯片,实现温度检测报警功能的方案。该系统能实时采集周围的温度信息,程序内部设定有报警上下限,根据应用环境不同可设定不同的报警上下限。该系统实现了对温度的自动监测和自动调温功能。 关键词:AT89C51ADC0808 温度检测报警自动调温 Abstract:The temperature alarm system AT89C51 control chip, realize temperature detection alarm function scheme. The system can collect real-time temperature information around that internal procedures set alarm equipped, according to different application environment can be set different alarm upper. The system realizes the automatic monitoring of temperature. The instrument can achieve the automatic thermostat function. Keywords:AT89C51 ADC0808Temperature detectingalarmautomatic thermostat 引言:本课题是基于单片机的温度控制器设计,经过对对相关书籍资料的查阅确定应用单片机为主控模块通过外围设备来实现对温度的控制。实现高低温报警、指示和低温自加热功能(加热功能未在仿真中体现)。 1.设计方案及原理 1.1设计任务 基于单片机设计温度检测报警,可以实时采集周围的温度信息进行显示,并且可以根据应用环境不同设定不同的报警上下限。 1.2设计要求 (1)实时温度检测。 (2)具有温度报警功能。 (3)可以设报警置温度上下限。 (4)低于下限时启动加热装置。 1.3总体设计方案及论证

控制系统串联校正课程设计

控制系统串联校正课程设计

河南科技大学 课程设计说明书 课程名称控制理论课程设计 题目控制系统串联校正设计 学院 班级 学生姓名 指导教师 日期

控制理论课程设计任务书 设计题目: 控制系统串联校正设计 一、设计目的 控制理论课程设计是综合性较强的教学环节。其目的是培养学生对所学自控理论知识进行综合应用的能力;要求学生掌握自动控制系统分析、设计和校正的方法;掌握应用MATLAB 语言及SIMULINK 仿真软件对控制系统进行分析、设计和校正的方法;培养学生查阅图书资料的能力;培养学生撰写设计报告的能力。 二、设计内容及要求 应用时域法、频域法或根轨迹法设计校正系统,根据控制要求,制定合理的设计校正方案,给出校正装置的传递函数;编写相关MATLAB 程序或设计相应的SIMULINK 框图,绘制校正前、后系统相应图形分析系统稳定性,分析系统性能,求出校正前、后系统相关性能指标;比较校正前后系统的性能指标;编制设计说明书。 三、具体控制任务及设计要求 单位负反馈随动系统的开环传递函数为) 125.0)(11.0()(0++=s s s K s G ,设计系 统串联校正装置,使系统达到下列指标 静态速度误差系数K v ≥4s -1;相位裕量γ≥40°;幅值裕量K g ≥12dB 。 四、设计时间安排 查找相关资料(1天);编写相关MATLAB 程序,设计、确定校正环节、校正(2天);编写设计报告(1天);答辩修改(1天)。 五、主要参考文献 1.梅晓榕.自动控制原理, 科学出版社. 2.胡寿松. 自动控制原理(第五版), 科学出版社. 3.邹伯敏.自动控制原理,机械工业出版社 4.黄忠霖.自动控制原理的MATLAB 实现,国防工业出版社

温度控制系统课程设计

前言 温度是一种最基本的环境参数,日常生活和工农业生产中经常要检测温度。传统的方式是采用热电偶或热电阻,但是由于模拟温度传感器输出为模拟信号,必须经过AD 转换环节获得数字信号后才能与单片机等微处理器接口,使得硬件电路结构复杂,制作成本较高。近年来,美国DALLAS公司生产的DSI18B20为代表的新型单总线数字式温度传感器以其突出优点广泛使用于仓储管理、工农业生产制造、气象观测、科学研究以及日常生活中。 随着科学技术的不断进步与发展,温度传感器的种类日益繁多,数字温度传感器更因适用于各种微处理器接口组成的自动温度控制系统具有可以克服模拟传感器与微处理器接口时需要信号调理电路和A/D转换器的弊端等优点,被广泛应用于工业控制、电子测温计、医疗仪器等各种温度控制系统中.其中,比较有代表性的数字温度传感器有DS1820、MAX6575、DS1722、MAX6635等. 智能温度传感器(亦称数字温度传感器)是在20世纪90年代中期问世的。它是微电子技术、计算机技术和自动测试技术(ATE_)的结晶.目前,国际上已开发出多种智能温度传感器系列产品。智能温度传感器内部包含温度传感器、A/D传感器、信号处理器、存储器(或寄存器)和接口电路.有的产品还带多路选择器、中央控制器(CPU)、随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)。智能温度传感器能输出温度数据及相关的温度控制量,适配各种微控制器(MCU),并且可通过软件来实现测试功能,即智能化取决于软件的开发水平。 为了准确获取现场的温度和方便现场控制,本系统采用了软硬件结合的方式进行设计,利用LED数码管显示温度,利用DS18B20检测当前的温度值,通过和设定的参数进行比较,若实测温度高于设定温度,则通过555定时器产生频率可变的报警信号,若实测温度低于设定温度,则加热电路自动启动,到达设定温度后停止。在软件部分,主要是设计系统的控制流程和实现过程,以及各个芯片的底层驱动设计已达到所要求的功能。在近端与远端通信过程中,采用串行MAX232标准,实现PC机与单片机间的数据传输。

温度控制器的设计

目录 第一章课程设计要求及电路说明 (3) 1.1课程设计要求与技术指标 (3) 1.2课程设计电路说明 (4) 第二章课程设计及结果分析 (6) 2.1课程设计思想 (6) 2.2课程设计问题及解决办法 (6) 2.3调试结果分析 (7) 第三章课程设计方案特点及体会 (8) 3.1 课程设计方案特点 (8) 3.2 课程设计心得体会 (9) 参考文献 (9) 附录 (9)

第一章课程设计要求及电路说明 1.1课程设计要求与技术指标 温度控制器的设计 设计要求与技术指标: 1、设计要求 (1)设计一个温度控制器电路; (2)根据性能指标,计算元件参数,选好元件,设计电路并画出电路图; (3)撰写设计报告。 2、技术指标 温度测量范围0—99℃,精度误差为0.1℃;LED数码管直读显示;温度报警指示灯。

1.2课程设计电路说明 1.2.1系统单元电路组成 温度计电路设计总体设计方框图如图1所示,控制器采用单片机AT89S51,温度传感器采用DS18B20,用3位LED数码管以串口传送数据实现温度显示。 1.2.2设计电路说明 主控制器:CPU是整个控制部分的核心,由STC89C52芯片连同附加电路构成的单片机最小系统作为数据处理及控制模块. 显示电路:显示电路采用4个共阳LED数码管,用于显示温度计的数值。报警电路:报警电路由蜂鸣器和三极管组成,当测量温度超过设计的温度时,该电路就会发出报警。 温度传感器:主要由DS18B20芯片组成,用于温度的采集。 时钟振荡:时钟振荡电路由晶振和电容组成,为STC89C52芯片提供稳定的时钟频率。

第二章课程设计及结果分析 2.1课程设计 2.1.1设计方案论证与比较 显示电路方案 方案一:采用数码管动态显示 使用一个七段LED数码管,采用动态显示的方法来显示各项指标,此方法价格成本低,而且自己也比较熟悉,实验室也常备有此元件。 方案二:采用LCD液晶显示 采用1602 LCD液晶显示,此方案显示内容相对丰富,且布线较为简单。 综合上述原因,采用方案一,使用数码管作为显示电路。 测温电路方案 方案一:采用模拟温度传感器测温 由于本设计是测温电路,可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应,在将随被测温度变化的电压或电流采集过来,进行A/D转换后,就可以用单片机进行数据的处理,在显示电路上,就可以将被测温度显示出来,这种设计需要用到A/D转换电路,感温电路比较麻烦。 方案二:采用数字温度传感器 经过查询相关的资料,发现在单片机电路设计中,大多数都是使用传感器,所以可以采用一只温度传感器DS18B20,此传感器,可以很容易直接读取被测温度值,进行转换,就可以满足设计要求。 综合考虑,很容易看出,采用方案二,电路比较简单,软件设计也比较简单,故采用了方案二。 2.1.2设计总体方案 根据上述方案比较,结合题目要可以将系统分为主控模块,显示模块,温度采集模块和报警模块,其框图如下:

空调自控系统方案设计(江森自控)

沈阳利源轨道交通设备有限公司暖通空调自控系统项目 HVAC暖通空调自控系统 技术方案设计书

一. 总体设计方案 根据用户对项目要求,并结合沈阳建筑智能化建筑现状,沈阳利源轨道交通装备有限公司暖通空调自控系统项目是屹今为止整个沈阳所有建筑物厂区当中智能化程度要求较高的。沈阳利源轨道交通装备有限公司暖通空调自控系统项目里面分布着大量的暖通空调机电设备。 ?如何将这些暖通空调机电设备有机的结合起来,达到集中监测和控制,提高设备的无故障时间,给投资者带来明显的经济效益; ?如何能够使这些暖通空调机电设备经济的运行,既能够节能,又能满足工作要求,并在运行中尽快的将效益体现出来; ?如何提高综合物业管理综合水平,将现代化的的计算机技术应用到管理上提高效率。 这是目前业主关心的也是我们设计所侧重的。 沈阳利源轨道交通装备有限公司暖通空调楼宇自动化控制系统的监测和控制主要包括下列子系统: 冷站系统 空调机组系统 本暖通空调楼宇自动化控制系统之设计是依据沈阳利源轨道交通设备有限公司暖通空调自控系统项目的设计要求配置的,主体的设计思想是结合招标文件及设计图纸为准。 1.1冷站系统 (1)控制设备内容 根据项目标书要求,暖通自控系统将会对以下冷站系统设备进行监控:监控设备监控内容 冷却水塔(2台)启停控制、运行状态、故障报警、手 自动状态。 冷却水泵(2台)启停控制、运行状态、故障报警、手

自动状态、水流开关状态; 冷却水供回水管路供水温度、回水温度, 冷水机组(2台)启停控制、运行状态、故障报警、手 自动状态; 冷冻水泵(2台)启停控制、运行状态、故障报警、手 自动状态、水流开关状态; 冷冻水供回水管路供水温度、回水温度、回水流量; 分集水器分水器压力、集水器压力、压差旁通 阀调节; 膨胀水箱高、低液位检测; 有关系统的详细点位情况可参照所附的系统监控点表。 (2)控制说明 本自控系统针对冷站主要监控功能如下: 监控内容控制方法 冷负荷需求计算根据冷冻水供、回水温度和回水流量测量值,自动计算建筑空 调实际所需冷负荷量。 机组台数控制根据建筑所需冷负荷自动调整冷水机组运行台数,达到最佳节 能目的。 独立空调区域负荷计算根据Q=C*M*(T1-T2) T1=分回水管温度,T2=分供水总管温度, M=分回水管回水流量 当负荷大于一台机组的15%,则第二台机组运行。 机组联锁控制启动:冷却塔蝶阀开启,冷却水蝶阀开启,开冷却水泵,冷冻 水蝶阀开启,开冷冻水泵,开冷水机组。停止:停冷水机组, 关冷冻泵,关冷冻水蝶阀,关冷却水泵,关冷却水蝶阀,关冷 却塔风机、蝶阀。 冷却水温度控制根据冷却水温度,自动控制冷却塔风机的启停台数,并且自

反应釜温度过程控制课程设计

过程控制系统课程设计 课题:反应釜温度控制系统 系别:电气与控制工程学院 专业:自动化 姓名:彭俊峰 学号:092413238 指导教师:李晓辉 河南城建学院 2016年6月15日

引言 (1) 1系统工艺过程及被控对象特性选取 (2) 1.1 被控对象的工艺过程 (2) 1.2 被控对象特性描述 (4) 2 仪表的选取 (5) 2.1过程检测与变送器的选取 (5) 2.2执行器的选取 (6) 2.2.1执行器的选型 (7) 2.2.2调节阀尺寸的选取 (7) 2.2.3调节阀流量特性选取 (7) 2.3控制器仪表的选择 (8) 3.控制方案的整体设定 (10) 3.1控制方式的选择 (10) 3.2阀门特性及控制器选择 (10) 3.3 控制系统仿真 (12) 3.4 控制参数整定 (13) 4 报警和紧急停车设计 (14) 5 结论 (15) 6 体会 (16) 参考文献 (17)

反应器是任何化学品生产过程中的关键设备,决定了化工产品的品质、品种和生产能力。釜式反应器是一种最为常见的反应器,广泛的应用于化工生产的各个领域。釜式反应器有一些非常重要的过程参数,如:进料流量(进料流量比)、液体反应物液位、反应压力、反应温度等等。对于这些参数的控制至关重要,其不但决定着产品的质量和生产的效率,也很大程度上决定了生产过程的安全性。 由于非线性和温度滞后因素很多,使得常规方法对釜式反应器的控制效果不是很理想。本文以带搅拌釜式反应器的温度作为工业生产被控对象,结合PID 控制方式,选用FX2N-PLC温度调节模块,同时为了提高系统安全性,设计了报警和紧急停车系统,最终设计了一套反应釜氏的温度过程控制系统。

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)

温度控制器课程设计要点

郑州科技学院 《模拟电子技术》课程设计 题目温度控制器 学生姓名 专业班级 学号 院(系)信息工程学院 指导教师 完成时间 2015年12月31日

郑州科技学院 模拟电子技术课程设计任务书 专业 14级通信工程班级 2班学号姓名 一、设计题目温度控制器 二、设计任务与要求 1、当温度低于设定温度时,两个加热丝同时通电加热,指示灯发光; 2、当水温高于设定温度时,两根加热丝都不通电,指示灯熄灭; 3、根据上述要求选定设计方案,画出系统框图,并写出详细的设计过程; 4、利用Multisim软件画出一套完整的设计电路图,并列出所有的元件清单; 5、安装调试并按规定格式写出课程设计报告书. 三、参考文献 [1]吴友宇.模拟电子技术基础[M]. 清华大学出版社,2009.52~55. [2]孙梅生.电子技术基础课程设计[M]. 高等教育出版社,2005.25~28. [3]徐国华.电子技能实训教程[M]. 北京航空航天大学出版社,2006.13 ~15. [4]陈杰,黄鸿.传感器与检测技术[M].北京:高等教育出版社,2008.22~25. [5]翟玉文等.电子设计与实践[M].北京:北京中国电力出版社,2005.11~13. [6]万嘉若,林康运.电子线路基础[M]. 高等教育出版社,2006.27 ~29. 四、设计时间 2015 年12月21 日至2015 年12 月31 日 指导教师签名: 年月日

本设计是一种结构简单、性能稳定、使用方便、价格低廉、使用寿命长、具有一定的实用性等优点的温度控制电路。本文设计了一种温度控制器电路,该系统采用模拟技术进行温度的采集与控制。主要由电源模块,温度采集模块,继电器模块组成。 现代社会科学技术的发展可以说是突飞猛进,很多传统的东西都被成本更低、功能更多、使用更方便的电子产品所替代,本课程设计是一个以温度传感器采用LM35的环境温度简易测控系统,用于替代传统的低精度、不易读数的温度计。但系统预留了足够的扩展空间,并提供了简单的扩展方式供参考,实际使用中可根据需要改成多路转换,既可以增加湿度等测控对象,也能减少外界因素对系统的干扰。 首先温度传感器把温度信号转换为电流信号,通过放大器变成电压信号,然后送入两个反向输入的运算放大器组成的比较器电路,让电位器来改变温度范围的取值,最后信号送入比较器电路,通过比较来判断控制电路是否需要工作。此方案是采用传统的模拟控制方法,选用模拟电路,用电位器设定给定值,反馈的温度值与给定的温度值比较后,决定是否加热。 关键词:温度传感器比较器继电器

热交换器温度控制系统课程设计报告书

热交换器温度控制系统 一.控制系统组成 由换热器出口温度控制系统流程图1可以看出系统包括换热器、热水炉、控制冷流体的多级离心泵,变频器、涡轮流量传感器、温度传感器等设备。 图1换热器出口温度控制系统流程图 控制过程特点:换热器温度控制系统是由温度变送器、调节器、执行器和被控对象(出口温度)组成闭合回路。被调参数(换热器出口温度)经检验元件测量并由温度变送器转换处理获得测量信号c,测量值c与给定值r的差值e送入调节器,调节器对偏差信号e进行运算处理后输出控制作用u。 二、设计控制系统选取方案 根据控制系统的复杂程度,可以将其分为简单控制系统和复杂控制系统。其中在换热器上常用的复杂控制系统又包括串级控制系统和前馈控制系统。对于控制系统的选取,应当根据具体的控制对象、控制要求,经济指标等诸多因素,选用合适的控制系统。以下是通过对换热器过程控制系统的分析,确定合适的控制系统。

换热器的温度控制系统工艺流程图如图2所示,冷流体和热流体分别通过换热器的壳程和管程,通过热传导,从而使热流体的出口温度降低。热流体加热炉加热到某温度,通过循环泵流经换热器的管程,出口温度稳定在设定值附近。冷流体通过多级离心泵流经换热器的壳程,与热流体交换热后流回蓄电池,循环使用。在换热器的冷热流体进口处均设置一个调节阀,可以调节冷热流体的大小。在冷流体出口设置一个电功调节阀,可以根据输入信号自动调节冷流体流量的大小。多级离心泵的转速由便频器来控制。 换热器过程控制系统执行器的选择考虑到电动调节阀控制具有传递滞后大,反应迟缓等缺点,根具离心泵模型得到通过控制离心泵转速调节流量具有反应灵敏,滞后小等特点,而离心泵转速是通过变频器调节的,因此,本系统中采用变频器作为执行器。 图2换热器的温度控制系统工艺流程图 引起换热器出口温度变化的扰动因素有很多,简要概括起来主要有: (1)热流体的流量和温度的扰动,热流体的流量主要受到换热器入口阀门的开度和循环泵压头的影响。热流体的温度主要受到加热炉加热温度和管路散热的影响。 (2 )冷流体的流量和温度的扰动。冷流体的流量主要受到离心泵的压头、转速

自动控制理论课程设计——超前校正环节的设计

超前校正环节的设计 一、课设的课题 已知单位反馈系统开环传递函数如下: ()()()10.110.3O k G s s s s = ++ 试设计超前校正环节,使其校正后系统的静态速度误差系数6v K ≤,相角裕度为45度,并绘制校正前后系统的单位阶跃响应曲线,开环Bode 图和闭环Nyquist 图。 二、课程设计目的 1. 通过课程设计使学生更进一步掌握自动控制原理课程的有关知识,加深对内涵的理 解,提高解决实际问题的能力。 2. 理解自动控制原理中的关于开环传递函数,闭环传递函数的概念以及二者之间的区 别和联系。 3. 理解在自动控制系统中对不同的系统选用不同的校正方式,以保证得到最佳的系 统。 4. 理解在校正过程中的静态速度误差系数,相角裕度,截止频率,超前(滞后)角频率, 分度系数,时间常数等参数。 5. 学习MATLAB 在自动控制中的应用,会利用MA TLAB 提供的函数求出所需要得到 的实验结果。 6. 从总体上把握对系统进行校正的思路,能够将理论操作联系实际、运用于实际。 三、课程设计思想 我选择的题目是超前校正环节的设计,通过参考课本和课外书,我大体按以下思路进行设计。首先通过编写程序显示校正前的开环Bode 图,单位阶跃响应曲线和闭环Nyquist 图。在Bode 图上找出剪切频率,算出相角裕量。然后根据设计要求求出使相角裕量等于45度的新的剪切频率和分度系数a 。最后通过程序显示校正后的Bode 图,阶跃响应曲线和Nyquist 图,并验证其是否符合要求。 四、课程设计的步骤及结果 1、因为 ()()() 10.110.3O k G s s s s = ++是Ⅰ型系统,其静态速度误差系数Kv=K,因为题目要求 校正后系统的静态速度误差系数6v K ≤,所以取K=6。通过以下程序画出未校正系统的开环Bode 图,单位阶跃响应曲线和闭环Nyquist 图: k=6;n1=1;d1=conv(conv([1 0],[0.1 1]),[0.3 1]); [mag,phase,w]=bode(k*n1,d1); figure(1); margin(mag,phase,w); hold on;

过程控制课程设计--加热器温度控制

课程设计任务书 设计依据、要求及主要内容: 一、设计任务 加热器出口温度在阶跃扰动DC作用下,其输出响应数据如下: t/s012345678 y 4.0 4.0 4.2 4.5 4.8 5.1 5.4 5.7 5.8 t/s91011 y 5.85 5.9 6.0 6.0 试根据实验数据设计一个超调量的无差控制系统。具体要求如下:(1)根据实验数据选择一定的辨识方法建立对象的数学模型; (2)根据辨识结果设计符合要求的控制系统(控制系统原理图、控制规律选择等); (3)根据设计方案选择相应的控制仪表; (4)对设计的控制系统进行仿真,整定运行参数。 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”。 四、参考资料

[1] 何衍庆.工业生产过程控制(1版).北京:化学工业出版社,2004 [2] 邵裕森.过程控制工程.北京:机械工业出版社2000 [3] 过程控制教材 目录 一 设计内容 1.1总体思路 1.2.设计要求 二 数学模型的建立 2.1 PID参数K、T、Τ的确定 2.2传递函数的确定 三 控制系统的设计 3.1原系统方框图 3.2 PID温度控制器原理 3.3 控制规律与控制变量的确定 3.4 过程控制系统设备的选择 四 系统仿真及其分析 4.1仿真波形图 4.2系统的性能指标 五 课程设计心得体会 六 参考文献

单片机智能温控器课程设计

单片机课程设计 说明书 专业:机械设计制造及其自动化 设计题目:智能温控器 设计者: 指导老师: 设计时间:

一、课题名称:一个基于51单片机的智能温控器课程 设计 二、主要技术指标及工作内容和要求:本设计以MCS-51系列单片机为核心,采用常用电子 器件设计,一个电源开关,两个控制温度设定按键(增大/减小),四位数码管分别显示设 定温度和实际温度,量程为0~99度,打开电源开关后设定温度初始化为26度。 1,按键输入采用中断方式,两个按键分别接INT0和INT1。 2,采用铂电阻(Pt100)温度传感器进行温度测量,模数转换采用ADC0809。 3,单片机根据设定温度S和实测温度P控制继电器R的动作,死区设为2度:当P<=S-1时,控制R接通电加热回路; 当P>S+1时,控制R断开电加热回路; 当S-1

系统校正matlab仿真

实验六 Matlab 环境下校正环节的设计 一. 实验类型 综合设计性实验 二. 实验目的 1. 研究校正环节的工作原理以及设计实现方法; 2. 研究校正环节对系统稳定性及过渡过程的影响; 3. 熟练掌握利用Matlab 实现系统辅助设计及仿真技术。 三. 实验内容 在Matlab 环境下实现校正环节的设计,包括利用Simulink 对校正前、后系统进行仿真,得出系统的动、静态性能。 四. 实验要求 1. 熟悉校正装置的几种校正结构及其校正特点; 2. 熟悉Matlab 环境,可以利用Simulink 对系统建模,并且利用m 函 数实现校正环节的设计; 3. 已知系统的开环传递函数为) 1.01)(25.01()(s s s K s G ++= ,试设计校正环 节使得稳态速度误差系数为10,相位裕度为 45; 4. 已知系统的开环传递函数为) 1)(25.01()(s s s K s G ++= ,试设计校正环节, 要求稳态速度误差系数为10,相位裕度为 30; 5. 以上两个题目中任选其一。 五. 实验步骤 已知系统的开环传递函数为) 1.01)(25.01()(s s s K s G ++= ,试设计校正环节 使得稳态速度误差系数为10,相位裕度为 45;

1.求k0 K0=10 2.校正前系统仿真图 3.做原系统的bote图与阶跃响应曲线阶跃响应曲线

Bode图 增益裕量:Gm=-5.98db;穿越频率为:2rad/sec 相位裕量:Pm=-15deg ;剪切频率:2.78rad/sec 4.求滞后校正环节的传递函数

经计算取剪切频率wc=0.9 rad/sec Transfer function: 11.11 s + 1 ----------- 89.53 s + 1 5.校验系统频域性能 增益裕量:Gm=11.2db;穿越频率为:1.9rad/sec 相位裕量:Pm=30.2deg ;剪切频率:0.9rad/sec 5.校正后系统的结构与参数

温度单回路过程控制系统课程设计

工业过程控制课程设计任务书

引言 温度控制,在工业自动化控制中占有非常重要的地位。单片机系统的开发应用给现代工业测控领域带来了一次新的技术革命,自动化、智能化均离不开单片机的应用。将单片机控制方法运用到温度控制系统中,可以克服温度控制系统中存在的严重滞后现象,同时在提高采样频率的基础上可以很大程度的提高控制效果和控制精度。 温度的控制问题是一个工业生产中经常会遇到的问题。本文以它为例进行介绍,希望能收到举一反三和触类旁通的效果。 现代自动控制越来越朝着智能化发展,在很多自动控制系统中都用到了工控机,小型机、甚至是巨型机处理机等,当然这些处理机有一个很大的特点,那就是很高的运行速度,很大的内存,大量的数据存储器。但随之而来的是巨额的成本。在很多的小型系统中,处理机的成本占系统成本的比例高达20%,而对于这些小型的系统来说,配置一个如此高速的处理机没有任何必要,因为这些小系统追求经济效益,而不是最在乎系统的快速性,所以用成本低廉的单片机控制小型的,而又不是很复杂,不需要大量复杂运算的系统中是非常适合的。 随着电子技术以及应用需求的发展,单片机技术得到了迅速的发展,在高集成度,高速度,低功耗以及高性能方面取得了很大的进展。伴随着科学技术的发展,电子技术有了更高的飞跃,我们现在完全可以运用单片机和电子温度传感器对某处进行温度检测,而且我们可以很容易地做到多点的温度检测,如果对此原理图稍加改进,我们还可以进行不同地点的实时温度检测和控制。 1设计目的 运用组态软件“组态王King View6.05”,结合工业过程实验室已有设备,按照定值系统的控制要求,应用PID算法,自行设计,构成单回路温度控制系统,并整定现相关的PID参数以使系统稳定运行,最终得到一个具有较美观组态画面和较完善组态控制程序的温度单回路控制系统。

控制系统滞后-超前校正设计

课 程 设 计 题 目: 控制系统的滞后-超前校正设计 初始条件:已知一单位反馈系统的开环传递函数是 ) 2)(1()(++= s s s K s G 要求系统的静态速度误差系数110v K S -≥,相角裕度 45≥γ。 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)

(1)用MATLAB画出满足初始条件的最小K值的系统伯德图,计算系统的幅值裕度和相角裕度。(2)前向通路中插入一相位滞后-超前校正,确定校正网络的传递函数。 (3)用MATLAB画出未校正和已校正系统的根轨迹。 (4)用Matlab画出已校正系统的单位阶跃响应曲线、求出超调量、峰值时间、调节时间及稳态误差。 (5)课程设计说明书中要求写清楚计算分析的过程,列出MATLAB程序和MATLAB输出。说明书的格式按照教务处标准书写。 时间安排: 指导教师签名:年月日 系主任(或责任教师)签名:年月日

目录 ................................................................................................................... I 摘要 ................................................................................................................. II 1设计题目和设计要求 .. (1) 1.1题目 (1) 1.2初始条件 (1) 1.3设计要求 (1) 1.4主要任务 (1) 2设计原理 (2) 2.1滞后-超前校正原理 (2) 3设计方案 (4) 3.1校正前系统分析 (4) 3.1.1确定未校正系统的K值 (4) 3.1.2未校正系统的伯德图和单位阶跃响应曲线和根轨迹 (4) 3.1.3未校正系统的相角裕度和幅值裕度 (7) 3.2方案选择 (7) 4设计分析与计算 (8) 4.1校正环节参数计算 (8) 的确定 (8) 4.1.1已校正系统截止频率ω c ω的确定 (8) 4.1.4校正环节滞后部分交接频率 a ω的确定 (8) 4.1.1校正环节超前部分交接频率 b 4.2校正环节的传递函数 (8) 4.3已校正系统传递函数 (9) 5已校正系统的仿真波形及仿真程序 (10) 5.1已校正系统的根轨迹 (10) 5.2已校正系统的伯德图 (11) 5.3已校正系统的单位阶跃响应曲线 (12) 6结果分析 (13) 7总结与体会 (14) 参考文献 (14) 本科生课程设计成绩评定表........................................ 错误!未定义书签。

反应釜温度过程控制课程设计

过程控制系统课程课题:反应釜温度控制系统 系另I」:电气与控制工程学院 专业:自动化_____________ 姓名: ________ 彭俊峰_____________ 学号:__________________ 指导教师: _______ 李晓辉_____________ 河南城建学院 2016年6月15日

反应器是任何化学品生产过程中的关键设备,决定了化工产品的品质、品种和生产能力。釜式反应器是一种最为常见的反应器,广泛的应用于化工生产的各个领域。釜式反应器有一些非常重要的过程参数,如:进料流量(进料流量比)、液体反应物液位、反应压力、反应温度等等。对于这些参数的控制至关重要,其不但决定着产品的质量和生产的效率,也很大程度上决定了生产过程的安全性。 由于非线性和温度滞后因素很多,使得常规方法对釜式反应器的控制效果不是很理想。本文以带搅拌釜式反应器的温度作为工业生产被控对象,结合PID 控制方式,选用FX2N-PLC 调节模块,同时为了提高系统安全性,设计了报警和紧急停车系统,最终设计了一套反应釜氏的温度过程控制系统。

1系统工艺过程及被控对象特性选取 被控对象的工艺过程 本设计以工业常见的带搅拌釜式反应器(CSTR)为过程系统被控对象。 反应器为标准3盆头釜,反应釜直径1000mm,釜底到上端盖法兰高度1376mm, 反应器总容积,耐压。为安全起见,要求反应器在系统开、停车全过程中压力不超过。反应器压力报警上限组态值为。反应器的工艺流程如图1-1所示。 S8Q A a珑厲娜口 图1-1釜式反应器工艺流程图 该装置主要参数如表1-1所示。各个阀门的设备参数如表1-2所示,其中,D g为阀门公称直径、K v为国际标准流通能力。 表1-1主要测控参数表

模电课设—温度控制系统的设计

目录 1.原理电路的设计 (1) 1.1总体方案设计 (1) 1.1.1简单原理叙述 (1) 1.1.2设计方案选择 (1) 1.2单元电路的设计 (3) 1.2.1温度信号的采集与转化单元——温度传感器 (3) 1.2.2电压信号的处理单元——运算放大器 (4) 1.2.3电压表征温度单元 (5) 1.2.4电压控制单元——迟滞比较器 (6) 1.2.5驱动单元——继电器 (7) 1.2.6 制冷部分——Tec半导体制冷片 (8) 1.3完整电路图 (10) 2.仿真结果分析 (11) 3 实物展示 (13) 3.1 实物焊接效果图 (13) 3.2 实物性能测试数据 (14) 3.2.1制冷测试 (14) 3.2.2制热测试 (18) 3.3.3性能测试数据分析 (20) 4总结、收获与体会 (21) 附录一元件清单 (22) 附录二参考文献. (23)

摘要 本课程设计以温度传感器LM35、运算放大器UA741、NE5532P及电压比较器LM339N 为电路系统的主要组成元件,扩展适当的接口电路,制作一个温度控制系统,通过室温的变化和改变设定的温度,来改变电压传感器上两个输入端电压的大小,通过三极管开关电路控制继电器的通断,来控制Tec制冷片的工作。这样循环往复执行这样一个周期性的动作,从而把温度控制在一定范围内。学会查询文献资料,撰写论文的方法,并提交课程设计报告和实验成品。 关键词:温度;测量;控制。

Abstract This course is designed to a temperature sensor LM35, an operational amplifier UA741, NE5532P and a voltage comparator LM339N circuit system of the main components. Extending the appropriate interface circuit, make a temperature control system. By changing the temperature changes and set the temperature to change the size of the two input ends of the voltage on the voltage sensor, an audion tube switch circuit to control the on-off relay to control Tec cooling piece work. This cycle of performing such a periodic motion, thus controlling the temperature in a certain range. Learn to query the literature, writing papers, and submitted to the curriculum design report and experimental products. Key words: temperature ; measure ;control

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