双闭环比值控制Word格式.docx

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2.双闭环比值控制系统仿真综合实例..............................4

3.双闭环比值控制系统实例步骤及仿真图......................5

4.参考历史文献..................................................................12

5.心得体会..........................................................................15

1．双闭环比值控制系统

双闭环比值控制系统的特点是在保持比值控制的前提下，主动量和从动量两个流量均构成闭环回路，这样克服了自身流量的干扰，使主、从流量都比较平稳,并使得工艺总负荷也较稳定。

从动量控制回路是随动控制系统，期望系统响应快些，一般按单回路整定；

主动量控制回路是定值控制系统，反应速度较慢时有利于从动控制回路的快速跟踪，一般整定为周期过程。

主、从控制回路均选择PI控制方式。

2.双闭环比值控制系统系统仿真综合实例

双闭环比值控制系统的工艺图及控制框图如下图所示。

假设主动控制量控制系统的数学模型和从动控制量控制系统的数学模型为

和

。

3.双闭环比值控制系统实例及仿真图

（1）分析主动量控制系统和从动量控制系统稳定性。

执行该系统的Bode图得，系统开环稳定，幅值稳定裕量7.05dB，对应增益为2.25。

（2）选择控制系统结构和调节器形式。

控制系统框图如图下图1所示。

其中k代表比值，在此设定为4.

分别为主动量控制环和从动控制环的控制器，按前述分析取PI形式。

图1控制系统框图

（3）整定主动量回路控制器参数。

仍采用稳定边界法整定系统参数。

设定停止时间为60.0，Relativetolerance设定为1e-5。

仿真图如下图2。

图2主动量回路控制器参数整定仿真图

控制Kp不断减小为8.2时，得到等幅振荡图如下图3，放大图为图4，估计出临界振荡周期Tk为4。

Ki=Kp*T/Ti。

图3

图4

由稳定边界法临界振荡计算公式得Kp=2.2*8.2/10=1.804；

Ki=8.2*（4/1.2）/1000=0.333。

得到系统响应图5。

图5

（4）整定从动量回路控制器参数。

用如图6进行整定。

令KI=0，Kp从大逐渐减小，当Kp=10.3时，系统振荡，得到图7，放大图7估算出Tk=16.7。

按稳态临界法整定参数为Kp=10.3*2.2/100=0.2266，Ti=16.7/1.2=13.92。

Ki=（10.3/13.92）/1000=0.00073，得到图9

图6从动量回路控制器参数整定仿真图

图7

图8

图9

（5）双闭环比值控制系统控制过程仿真。

双闭环比值控制过程相当于从动量随主动量变化的随动控制过程。

假定给定值为5，主动量和从动量的比值根据工艺要求及测量仪表假定为4，主动控制系统和从动控制系统均受随机扰动，则系统控制过程Simulink仿真框图如图下图所示。

在图中使用了总线

（1），该模块[Simulink]>

[SignalRouting]选项下，该模块类似与计算机中总线概念，可以使结构更简洁。

Simulink运行结果如图下图所示。

可见除初始时间延迟外，从动量较好的跟随主动量变化而变化，并基本维持比值4，实现了主动量和从动量间的比值控制，且对主动量和从动量均进行调节，提高了系统的综合控制精度。

四、参考历史文献

五、心得体会

这次课程设计我们是做双闭环比值控制，是对过程控制系统的一个模拟仿真的应用，这次课程设计我获益良多，将上课时所学的理论知识仿真应用在于实际当中。

设计双闭环比值控制之前，我先把设计指导书看了一遍，找了一本参考书找到相关内容，然后设计，按照要求用稳定边界法整定主、从回路控制器参数，在小组成员的共同努力下，还算比较顺利。

深入掌握了稳定边界法整定参数的方法及公式。

通过这次双闭环比值控制的设计，我们对过程控制又有了一个深的体会，熟练掌握了matlab的simulink仿真，我们感觉到了过程控制应用的范围是非常广的，能够熟练的应用过程控制，对以后的发展很有帮助。