沼气均衡供气开关设计

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1、沼气均衡供气开关设计学生：王龙祥学号：20051050134内彖简介:一、背景资料二、实际问题的提出三、设计方案四、设计方法选取五、采用根轨迹超前校正设计法设计六、设计结论一、背景资料目前，世界各国已经开始将沼气用作燃料和用于照明。用沼气代替汽油、柴油，发动机器的效果也很好。将它作为农村的能源，具有许多优点。例如，修建一个平均每人1-1.5平方米的发酵池，就可以基本解决一年四季的燃柴和照明问题；人、畜的粪便以及各种作物秸秆、杂草等，通过发酵后，既产生了沼气，还可作为肥料,而且由于腐熟程度高使肥效更高，粪便等沼气原料经过发酵后，绝大部分寄生虫卵被杀死，可以改善农村卫

2、生条件，减少疾病的传染。现在，沼气的应用正在各国广大农村推广，沼气能源的开发利用的普及等方面，已经取得了较好的成绩。专家们认为，21世纪沼气在农村之所以能够成为主要能源之一，是因为它具有不可比拟的特点，特别是在我国的广大农村，这些特点就更为显著了：(1)沼气不仅能解决农村能源问题，而且能增加有机肥料资源，提高质量和增加肥效，从而提高农作物产量,1A永L炉2改良土壤；(2)使用沼气，能大量节省秸秆、干草等有机物，以便用來生产牲畜饲料和作为造纸原料及手工业原材料；(3)兴办沼气可以减少乱砍树木和乱铲草皮的现象，保护植被，使农业生产系统逐步向良性循环发展；(4)兴办沼气

3、，有利于净化环境和减少疾病的发生。这是因为在沼气池发酵处理过程中，人畜粪便屮的病菌大量死亡，使环境卫生条件得到改善；(5)用沼气煮饭照明，既节约家庭经济开支，又节约家庭主妇的劳作时间，降低劳动强度；(6)使用沼肥，提高农产品质量和品质，增加经济收入，降低农业污染，为无公害农06421864^1111oooOoJOMdsounEPJepue~so>」nssaadu-epeJLL沼气池日均用气气压变化二、实际问题的提出图二、沼气日均用气气压变化曲线问题：在使用沼气的过程中，随着沼气池内气压的不断降低，供气气压也会跟着不断降低。由此导致用气设备发生一系列不稳定的变化。解

4、决方案：10152025设计一个自动控制系统，保证在一定的气压范围内输出气压恒定的沼气。三、设计方案气压图三、气压控制的闭环系统假定在沼气池气压不低于预期气压的情况下，设计的目标（步骤1）是设计一个能得到稳定沼气气压输岀的系统。（步骤2）要控制的变量是气压。控制系统的设计指标（步骤3）就是使输出气压值逼近用户输入的气压预设选项所对应的气压值。（步骤4）给出系统的初步配置。图三所示的闭环系统是由一个电位器、一个直流反馈放大器，一个电动阀门和一个压敏电阻来调节输出气压的设计原理图。图四将进一步给出系统的框图模型。预期气压+(輕)电动控制装置111执行机构对象直流放大器

5、1直流电机>供气阀门厂偏差»实际气压传感器测量气压（电压）模型初始化各器件的传递函数：直流放大器：K=54电动阀门（电枢）：G=G1xG2Gl(s)=10s+1G2（S）=2s+0.5图五、系统框图传感器：H=1（附注：直流电机采用了电枢控制小马力直流电机模型P46.P58《现代控制系统》RichardC.Dorf）四、设计方法选取用MATLAB控制系统仿真集成环境simulink6.0对图五进行阶跃响应测试:图六是simulink仿真图，图七则给出了仿真结果。结果显示：系统的超调量和调节时间都还不够理想，需要进行校止设计。图六、simulink仿真图图七、sco

6、pe显示的系统的阶跃响应设计方法选取：超前校正设计方法适用于要求稳定性好，超调量小以及动态过程响应快的系统。这正好可以解决上述分析中出现的问题。进一步考虑到，系统很小，并且对控制精度要求并不是很高，故采用根轨迹法。于是，设计方法采用根轨迹超前校正设计法。五、采用根轨迹超前校正设计法设计注：本设计采用了根轨迹超前校正设计的几何法系统设计：540首先，据已知得到单位负反馈系统被控对象的传递函数为：G0(s)=了s“卧(s+l)(2s+0.5)然后，确定设计方案：试用根轨迹几何法对系统进行超前串联校正设计，(1)阶跃响应的超调量a%<20%；(2)阶跃响应的调节时间Ts

7、<1.2s设计过程：1、确定希望极点在S复平面上的位置根据题意，要求超调量o%W20%,用以下MATLAB语句求匚。sigma=0.2;zeta=((log(l/sigma))A2/((pi)A2+(log(l/sigma))A2))A(l/2)可以求得匚为：zeta=0.4559，即匚20.4559,取匸=0.5,由Ts(5%)=-^―=13可得3口=6rad/s然后根据根轨迹法则，给出以下MATLAB语句求在S平面上希望极点的位置。zeta=0.5;wn=6;p=[l2*zeta*wnwn*wn];roots(p)运行以上MATLAB语句，求得根:ans=-3

8、.0000