工业被控过程建模与控制器参数的工程整定

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1、武汉理工大学华夏学院课程设计报告书题目：《工业被控过程建模与控制器参数的工程整定》系名：信息工程系专业班级：自动化1092姓名：学号：指导教师：2012年7月5日课程设计任务书学生姓名：专业班级：自动化1092指导教师：工作单位：信息工程系题目：《工业被控过程建模与控制器参数的工程整定》一．初始条件：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

2、成的主要任务：（一）．设计任务本设计要求完成如下两个大的设计任务，分别是：1.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。具体要求为：⑴参考相关资料，参照《过程控制系统课程设计指导书》给出的单容储液槽液位数学模型的建立方法，应用机理法对某一工业生产过程建立数学模型。要求模型传递函数为：，写出建模的详细过程，并绘制出示意图。⑵按照下表给出的广义被控生产过程的单位阶跃输入下的输出数据，要求应用MATLAB软件绘制出其响应曲线。t(s)01020406080100140y000.20.

3、823.65.48.8t(s)180250300400500600y11.814.416.618.419.219.6⑶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。⑷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。2.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。具体要求为：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。至少用一种方

4、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。⑵写出具体的整定步骤和得到的整定参数。⑶根据整定参数，进行仿真验证。给出整定后的闭环控制系统仿真模型和阶跃响应曲线。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）．说明书撰写要求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

5、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

6、、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．课程设计说明书（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

7、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6月25-26日查阅资料，用机理法为某一工业被控过程建立数学模型6月27日查阅MATLAB资料，绘制出阶跃响应曲线6月28日用切线法建立被控过程数学模型6月29-30日根据所得数学模型，用MATLAB建立闭环系统仿真模型7月1-3日进行闭环系统的工程整定，得出整定结果7月4日完成设计报告7月5-6日答辩指导老师签字：年月日目录1选题背景和设计任务11.1选题背景12.2MATLAB二维绘图简介23设计方案2.1建模的一般方法323.2控制体

8、统参数的工程整定33.3最佳方案54单容储液槽液位控制系统建模64.1被控对象的解析64.2单容储液槽的建模64.3实验法建模75控制系统的工业整定85.1广义对象的阶跃响应曲线85.2数学模型的参数确定95.3拟合后的数学模型与曲线105.3.1拟合模型105.3.2拟合曲线105.4控制器参数的工程整定115.5控制器的选择136总结137