過程控制課程設(shè)計報告書

1、<p>　　過程控制系統(tǒng)課程設(shè)計</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　課程設(shè)計任務(wù)說明...................................</p><p>　　二．被控對象特想分析...................................

2、 </p><p>　　三．壓力P2定值調(diào)節(jié)...................................</p><p>　　1.系統(tǒng)原理圖.................................................</p><p>　　2.系統(tǒng)工藝流程圖........

3、.....................................</p><p>　　四．水箱液位L1定值調(diào)節(jié)...............................</p><p>　　1.系統(tǒng)原理圖.................................................</p><p>　　2.系統(tǒng)工藝流程圖......

4、.......................................</p><p>　　鍋爐流動水溫度T1調(diào)節(jié)串級出水流量F2調(diào)節(jié)...................</p><p>　　1.系統(tǒng)原理圖..................................................</p><p>　　2.系統(tǒng)工藝流程圖......

5、........................................</p><p>　　系統(tǒng)儀表選型................................................</p><p>　　查閱資料....................................................</p><p>　　總

6、結(jié)........................................................</p><p><b>　　課程設(shè)計任務(wù)說明</b></p><p>　　“過程控制課程設(shè)計”是“過程控制”課程的一個重要組成部分。通過實際題目、控制方案的選擇、工程圖紙的繪制等基礎(chǔ)設(shè)計和設(shè)計的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生理論與實踐相結(jié)合能力、工程設(shè)計能力、創(chuàng)新能力，

7、完成工程師基本技能訓(xùn)練。</p><p><b>　?。ㄒ?</b></p><p>　　查閱資料，綜述近幾年工業(yè)生產(chǎn)中，PID控制以及自適應(yīng)控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、模糊控制等智能控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)，并具體例舉PID和先進控制技術(shù)的結(jié)合。（約2000字、題目自選）</p><p>　?。ǘ┻^程控制系統(tǒng)設(shè)計要求</p><p&

8、gt;<b>　?。╝）設(shè)計題目</b></p><p>　　水箱液位L1定值調(diào)節(jié)之二（VC1作出水量執(zhí)行器）</p><p>　　壓力P2定值調(diào)節(jié)之四（用水泵作水源、VC2作執(zhí)行器的并聯(lián)式壓力調(diào)節(jié)）</p><p>　　鍋爐流動水溫度T1調(diào)節(jié)串級出水流量F2調(diào)節(jié)</p><p><b>　?。╞）設(shè)計內(nèi)容&l

9、t;/b></p><p>　　過程控制系統(tǒng)設(shè)計是為實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化，應(yīng)用圖紙資料和文字資料來表達設(shè)計思想和工程實現(xiàn)方法。設(shè)計分為兩個階段：</p><p><b>　　1.設(shè)計前期工作</b></p><p>　　1）查閱資料，對被控對象動態(tài)特性進行分析，確定控制系統(tǒng)的被調(diào)量和調(diào)節(jié)量；</p><p>　　2）

10、 確定自動化水平，包括確定自動控制范圍、控制質(zhì)量指標(biāo)、報警設(shè)限及手自動切換水平；</p><p>　　3）提出儀表選型原則，包括測量、變送、調(diào)節(jié)及執(zhí)行儀表的選型。</p><p><b>　　2.設(shè)計工作</b></p><p>　　1）根據(jù)對被控對象進行的分析，確定系統(tǒng)自動控制結(jié)構(gòu)，完成控制系統(tǒng)原理圖；</p><

11、;p>　　2）根據(jù)確定控制設(shè)備和測量取樣點和調(diào)節(jié)機構(gòu)，完成控制系統(tǒng)工藝流程圖（PID圖）；</p><p>　　3）根據(jù)確定的自動化水平和系統(tǒng)功能，選擇控制儀表，完成控制系統(tǒng)圖（包括系統(tǒng)功能圖和系統(tǒng)邏輯圖）；</p><p>　　4）對所設(shè)計的系統(tǒng)進行仿真試驗，并進行調(diào)節(jié)器參數(shù)整定；</p><p>　　5）編寫設(shè)計說明書：</p><p&

12、gt;　　1.提出控制系統(tǒng)的基本任務(wù)和要求；</p><p>　　2.被控對象動態(tài)特性分析；</p><p>　　3.選擇控制系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)，畫控制原理圖；</p><p>　　4.選擇測點和調(diào)節(jié)機構(gòu)畫控制系統(tǒng)工藝流程圖；</p><p>　　5.選擇控制儀表，畫圖（標(biāo)出調(diào)節(jié)器作用方向）；</p><p>　　6.根據(jù)控

13、制原理圖，進行控制系統(tǒng)仿真實驗，控制器參數(shù)整定；</p><p><b>　　7.設(shè)計總結(jié)。</b></p><p><b>　?。╟）繪制設(shè)計圖</b></p><p><b>　　1.系統(tǒng)控制原理圖</b></p><p>　　控制原理圖應(yīng)反映控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。</p&

14、gt;<p>　　2.管道及儀表流程（PID）（工藝控制流程圖）</p><p>　　管道儀表流程圖畫法規(guī)定</p><p>　　管道及儀表流程圖適用于生產(chǎn)工藝裝置，是用圖示的方法把工藝流程所需的全部設(shè)備、機器、管道及管件和儀表表示出來。它是設(shè)計和施工的依據(jù)，也是運行和檢修的指南。</p><p>　　2．管道及儀表流程圖安裝比例。</p>

15、<p>　　1）一般設(shè)備（機器）圖只取相對比例。</p><p>　　2）實際尺寸大設(shè)備（機器），適用縮小。</p><p>　　3） 實際尺寸過小適當(dāng)放大。</p><p>　　4）可相對示意出各設(shè)備位置的高低。</p><p>　　5） 整個圖面要協(xié)調(diào)、美觀。</p><p>&l

16、t;b>　　3．  圖線：</b></p><p>　　1）工藝物料線用粗實線。</p><p>　　2）設(shè)備、閥門用細實線。</p><p><b>　　3）其余用細實線。</b></p><p>　　4. 繪出和標(biāo)注全部有關(guān)的檢測點，調(diào)節(jié)系統(tǒng)。</p><p>　　

17、5. 符號、代號、表示方法符合自控專業(yè)要求。（過程檢測、控制流程圖、圖形符號和文字代號）。</p><p>　　火電廠熱工控制常用熱工量字母代號</p><p>　　被控對象動態(tài)特性分析</p><p>　　水箱液位定制控制系統(tǒng)：</p><p>　　控制變量為出水流量，被控變量為水箱水位</p><p>　　出水流量

18、控制器根據(jù)給定值給出出水流量控制電動閥控制指令，從而控制水箱液位，水箱液位傳感器采集水箱液位值，反饋到出水流量控制器，與給定值進行比較后得出殘差信號再次輸出給進水流量控制電動閥，控制水箱液位，從而達到水箱液位為定制的目的。</p><p><b>　　壓力定制控制系統(tǒng)：</b></p><p>　　控制變量為出水流量，被控變量為出水壓力。</p><

19、;p>　　出水流量控制器根據(jù)給定值給出出水流量控制電動閥質(zhì)量，從而控制出水壓力，出水壓力傳感器采集出水壓力值，反饋到出水流量控制器，與給定值進行比較后得出的殘差信號再次給出水流量控制電動閥，控制出水壓力，從而達到出水壓力為定值的目的。</p><p><b>　　串級控制系統(tǒng)：</b></p><p>　　住被控變量為鍋爐流動水溫，福被控變量為出水流量</

20、p><p>　　鍋爐流動水溫度控制器把控制信號給出水流量控制器，副回路中，出水流量控制器根據(jù)給定值給出出水流量控制電動閥控制指令，從而控制出水壓力，出水壓力傳感器采集出水壓力值，反饋到出水流量控制器，與給定值進行比較后得出的殘差信號再次輸出給進水流量控制電動閥，控制出水壓力；主回路中，出水流量影響鍋爐流動水溫溫度，鍋爐流動水溫度傳感器采集鍋爐流動水溫度，反饋到鍋爐流動水溫度，反饋到鍋爐流動水溫度控制器，與最初的給定值

21、進行比較后得出的殘差信號再次輸出給出水流量控制器的發(fā)揮路控制出水流量，從而達到控制鍋爐劉鼎水溫度的目的。 </p><p><b>　　壓力P2定值調(diào)節(jié)</b></p><p>　　1.壓力定值控制系統(tǒng)原理圖：</p><p>　　控制變量為出水流量，被控變量為出水壓力。</p><p>　　出水流量控制器根據(jù)給定值

22、給出出水流量控制電動閥質(zhì)量，從而控制出水壓力，出水壓力傳感器采集出水壓力值，反饋到出水流量控制器，與給定值進行比較后得出的殘差信號再次給出水流量控制電動閥，控制出水壓力，從而達到出水壓力為定值的目的。</p><p>　　2.壓力定值控制系統(tǒng)工藝流程圖：</p><p>　　四.水箱液位L1定值調(diào)節(jié)</p><p>　　水箱液位控制系統(tǒng)原理圖：</p>

23、<p>　　控制變量為出水流量，被控變量為水箱水位。</p><p>　　出水流量控制器根據(jù)給定值給出出水流量控制電動閥控制指令，從而控制水箱液位，水箱液位傳感器采集水箱液位值，反饋到出水流量控制器，與給定值進行比較后得出殘差信號再次輸出給進水流量控制電動閥，控制水箱液位，從而達到水箱液位為定制的目的。</p><p>　　水箱液位控制系統(tǒng)工藝流程圖</p>&l

24、t;p>　　鍋爐流動水溫度T1調(diào)節(jié)串級出水流量F2調(diào)節(jié)的流程圖</p><p>　　1.串級控制系統(tǒng)原理圖：</p><p>　　主被控變量為鍋爐流動水溫，福被控變量為出水流量。</p><p>　　鍋爐流動水溫度控制器把控制信號給出水流量控制器，副回路中，出水流量控制器根據(jù)給定值給出出水流量控制電動閥控制指令，從而控制出水壓力，出水壓力傳感器采集出水壓力值，

25、反饋到出水流量控制器，與給定值進行比較后得出的殘差信號再次輸出給進水流量控制電動閥，控制出水壓力；主回路中，出水流量影響鍋爐流動水溫溫度，鍋爐流動水溫度傳感器采集鍋爐流動水溫度，反饋到鍋爐流動水溫度，反饋到鍋爐流動水溫度控制器，與最初的給定值進行比較后得出的殘差信號再次輸出給出水流量控制器的發(fā)揮路控制出水流量，從而達到控制鍋爐劉鼎水溫度的目的。 </p><p>　　2.串級控制系統(tǒng)工藝流程圖：</p&

26、gt;<p><b>　　控制儀表的選型</b></p><p><b>　　先進控制技術(shù)</b></p><p>　　所謂先進控制技術(shù)(Advanced Process Control，APC)，是對那些不同于常規(guī)單回路控制，并比常規(guī)PID控制有更好控制效果的控制策略的統(tǒng)稱?，F(xiàn)代復(fù)雜的工業(yè)生產(chǎn)過程，通過實施先進控制，可以大大提高工

27、業(yè)生產(chǎn)過程操作和控制的穩(wěn)定性，改善工業(yè)生產(chǎn)過程的動態(tài)性能，減少關(guān)鍵變量的運行波動幅度，使其更接近于優(yōu)化目標(biāo)值，從而將工業(yè)生產(chǎn)過程推向更接近裝置約束邊界條件下運行，最終達到增強工業(yè)生產(chǎn)過程的穩(wěn)定性和安全性，保證產(chǎn)品質(zhì)量的均勻性，提高目標(biāo)產(chǎn)品的收率，提高生產(chǎn)裝置的處理能力，降低生產(chǎn)過程運行成本以及減少環(huán)境污染等目的。本文將簡要介紹常用的行之有效的一些先進控制方法及其在流程工業(yè)中的應(yīng)用。</p><p>　　模型預(yù)測控

28、制 模型預(yù)測控制是一種基于模型的閉環(huán)優(yōu)化控制策略，已在煉油、化工、冶金和電力等復(fù)雜工業(yè)過程控制中得到廣泛的應(yīng)用。模型預(yù)測控制具有控制效果好、魯棒性強等優(yōu)點，可有效地克服過程的不確定性、非線性和關(guān)聯(lián)性，并能方便處理過程被控變量和操縱變量中的各種約束。 預(yù)測控制算法種類較多，表現(xiàn)形式多種多樣，但都可以用以下三條基本原理加以概括：①模型預(yù)測：預(yù)測控制的本質(zhì)是在對過程的未來行為進行預(yù)測的基礎(chǔ)上，對控制量加以優(yōu)化，而預(yù)測是通過模

29、型來完成的。②滾動優(yōu)化 ：預(yù)測控制的優(yōu)化，是在未來一段時刻內(nèi)，通過某一性能指標(biāo)的最優(yōu)化來確定未來的控制作用，這一性能指標(biāo)涉及到系統(tǒng)未來的行為，并且在下一時刻只施加當(dāng)前時刻控制作用，它是在線反復(fù)進行的，而且優(yōu)化是有別于傳統(tǒng)意義下的全局優(yōu)化。③反饋校正 ：預(yù)測控制是一種閉環(huán)控制算法，用預(yù)測模型預(yù)測未來的輸出時，預(yù)測值與真實值之間存在一定的偏差，只有充分利用實際輸出誤差進行反饋校正，才能得到良好的控制效果。 目前，預(yù)測控制的研究范圍主

30、要涉及到以下方面，(1)對現(xiàn)有基本算法作修正。如引入擾動觀測器，采用變反饋校正系數(shù)等。(2)單變量到多變量的推</p><p>　　模糊控制 1965年，Zadeh教授最早提出模糊集合的概念，從而突破了經(jīng)典集合論中屬于或不屬于的絕對關(guān)系，標(biāo)志著模糊數(shù)學(xué)的誕生。模糊控制是應(yīng)用模糊數(shù)學(xué)理論，對一些無法構(gòu)造數(shù)學(xué)模型的過程進行有效的控制?；镜哪：到y(tǒng)包括模糊化處理、模糊推理和非模糊化控制三個環(huán)節(jié)。在模糊推理面,

31、Takagi和Subeno通過使用最小二乘法近似做出了貢獻。在非模糊化方面，相繼出現(xiàn)了最大隸屬度值法、面積平均法、重心法、最大隸屬度平均值法等。 在應(yīng)用方面，1974年，Mamdani首次將模糊控制應(yīng)用到蒸汽機和鍋爐的控制，取得了滿意的效果。1980年，Holmblad和Ostergaard將模糊控制成功地安裝到水泥窯爐上，并開發(fā)了第一個商品化模糊控制器。1985年，AT&T貝爾實驗室的Togai和Watanabe設(shè)計出

32、第一塊模糊邏輯芯片。1987年，Omron公司研制出第一代模糊微處理機。Yamakawa設(shè)計了高速模糊控制器硬件系統(tǒng)。進入90年代，日本推出了大量采用模糊控制的家用電器。不少儀表商已經(jīng)將模糊控制作為DCS的一個模塊。目前，美國國家航空與航天局正考慮將模糊控制技術(shù)應(yīng)用到航空系統(tǒng)。國際原</p><p><b>　　總結(jié)：</b></p><p>　　通過本次學(xué)習(xí)，鞏固和

33、加深了我們從課堂上所學(xué)的理論知識，對控制測量整個工作程序進行一次全面的，系統(tǒng)的了解，進一步掌握控制測量的專業(yè)技術(shù)，同時結(jié)合測區(qū)具體條件應(yīng)用學(xué)過的知識去分析問題和解決問題，同時也發(fā)現(xiàn)了一些在課堂上不會遇到的情況，發(fā)現(xiàn)了不足，從而提高了自己的能力。</p><p>　　同時一次測量實習(xí)要完整的做完，只靠一個人的力量是遠遠不夠的，只有通過小組的合作和團體的力量才能讓實習(xí)快速而高效的完成。而這些，就是在測量之中所收獲的。