流量控制系统的设计与仿真论文

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1、流量控制系统的设计与仿真毕业论文1绪论1.1选题的意义流量控制系统在生产工业和过程控制中有着极其重要的作用，设计一套好的流量控制系统不仅能够帮助企业更好的管理进水出水流量以进一步控制管理生产过程，还能节约水资源、帮助企业实现水的循环多次使用。对流体流量进行正确测量和调节是保证生产过程安全经济运行、提高产品质量、降低物质消耗、提高经济效益、实现科学管理的基础。流量的检测和控制在化工、能源电力、冶金、石油等领域应用广泛。人们为了控制大气污染，必须对污染大气的烟气以及其他温室气体排放量进行监测；废液和污水的排放，使地表水源和地下水源受到污染，人们必须对废液和污水进行处理，对排放量

2、进行控制。于是数以百万计的烟气排放点和污水排放口都成了流量测量对象。同时在科学试验领域，需要大量的流量控制系统进行仿真与试验。1.2国内外研究现状计算机技术在闸门开关自动化中的运用是从上世纪才开始发展起来的。20世纪40年代是几乎主机与控制一体的直接控制。50年代引进远方控制技术，大多采用电磁式、机械式继电器。60年代集中化技术被普遍应用，出现了远距离集中监控，进而实现大范围控制。到了20世纪70年代，计算机发展程度较高，在发达国家过程控制自动化得到了普遍应用。进入20世纪80年代，随着微电子技术、计算机技术、数据通信技术和自动控制理论的迅猛发展，计算机技术在流量自动控制系

3、统中已占压倒优势。90年代计算机大量应用于流量自动控制系统，各种软件应运而生，在技术或价格上已不存在任何问题。流量控制系统的核心是控制算法，控制算法是处理输入和控制输出的逻辑处理过程。在流量的自动控制中出现了先后出现了“经典控制理论”、“现代控制理论”、“智31能控制理论”三大部分。分别适用于不同的控制系统。PID是最早发展起来的控制策略，算法简单、可靠性高。美国调水工程由水资源部统一管理运行，控制系统包括计算机、通信和电子设备。该系统可对泵站和电厂，节制闸的闸门和其他各种设备、实施实行计算机通信、监控、监测和调度。日本水管理几乎全部实现了自动化。工程设施和自动化设备均由明

4、确的使用期限，一般规定10~20年更新一次。监控系统大都采用集中管理的分层分布式结构，即在一个水系上设有中央管理站，采用计算机和遥测、遥控装置对各种泵站、水工建筑物、渠道等进行集中控制，以达到水资源综合利用的目的。我国当前水力计算机控制系统采用分层分布式的功能结构，分为主控级（上位机）、控制级（现地控制单元、现地采集单元），主控级采用双机互为热备用的方式。监控系统由主控计算机和现地单元级的人机接口，现场控制、采集单元根据地理条件采用现场总线、无线传输等通讯方式。从以上分析可以看出，我国当前水利工程计算机控制系统体系结构与国外没有差别，但在管理与控制网络上还不够统一和规范，还

5、有一些细节问题上还需要在具体使用环境下做详细的研究、设计和规划，力求达到设计最优、成本最低、运行可靠、操作简单、维护方便等特点。1.3主要研究内容通过运用MATLAB与SIMULINK仿真系统，验证几种不同的流量控制方案，从中选择一种较好的控制方案，再根据THJ-2型高级过程控制装置对流量这一被控对象进行一系列的控制实验所获得的数据，通过解析法或实验法获取被控对象的传递函数，在力控人机界面设计模拟控制系统并显示控制效果。312设计软件及设备简介2.1THJ-2型过程控制装置简介THJ-2型高级过程控制装置是基于工业过程的物理模拟对象，它集自动化仪表技术，计算机技术，通讯技术

6、，自动控制技术为一体的多功能实验装置，该系统包括流量、温度、压力等热工参数，可实现系统参数辨识，单回路控制，串级控制，前馈————反馈控制，比值控制，解耦控制等多种控制形式。本装置还可根据需要设计构成DDC，DCS，PLC,FCS等多种控制系统。本实验装置由被控对象和控制仪表两部分组成。系统动力支路分两路：一路由三磁力驱动泵、电动调节阀、直流电磁阀、涡轮流量计以及手动调节阀组成；另一路由日本三菱变频器、三项磁力驱动泵、涡轮流量计及手动调节阀组成。被控对象：水箱。包括上水箱、中水箱、下水箱和储水箱。上中下水箱可以组合成一阶、二阶、三阶液位单回路控制实验和双闭环、三闭环液位串级

7、控制等实验。检测装置由流量传感器和转换器组成，流量传感器分别用来对电动调节阀支路、变频之路及盘管出口支路的流量进行测量。执行机构是电动调节阀、变频器、水泵、电磁阀。电动调节阀采用智能型电动调节阀，用来进行控制回路流量的调节。变频器输出用来驱动三相磁力驱动泵。水泵采用磁力驱动泵，本装置采用两只磁力驱动泵。电磁阀在苯装置中作为电动调节阀的旁路，起到阶跃干扰的作用。本装置的基本配置的控制器有调节仪表、比值器前馈—反馈补偿器、解耦装置。（还可根据需要扩展远程数据采集和PLC可编程控制系统）比值器、前馈—反馈装置，此控制器