毕业设计论文流量控制系统的设计与仿真

毕业设计论文流量控制系统的设计与仿真内容摘要：

进程状态，远程启、停进程，远程上传、下载工程应用或更新程序组件。 流量控制系统的设计与仿真 5 图 力控进程管理界面 报警、事件处理： 强大的分布式报警、事件处理，支持报警、事件网络数据断线存储，恢复功。 功能强大的、开放的过程可视化 监控平台。 报表生成器： 提供丰富的报表操作函数集、支持复杂 脚本 控制，包括：脚本调用和事件脚本。 兼容 Excel 工作表 文件，提供类 Excel 的绝大部分功能，包括：编辑功能、计算功能、图表功能等。 支持图表显示自动刷新，可输出多种文件格式： Excel、TXT、 PDF、 HTML、 CSV 等。 可实现多层表头，可以实现报表嵌套，可以制作复杂的报表格式。 具备打印、 打印预览 、 页眉 页脚 打印功能。 报表 实时数据库 和各种关系数据库，可显示、处理实时和历史数据。 提供报表设计器，可以设计多套报表模板。 图 力控图库 力控组态软件的图库丰富，新版本更 重新设计、开发实时和历史趋势、 XY 曲线、多功能报警、历史报表、总貌画面、温控曲线、 ADO 历史曲线等标准组件。 新增多功能图片显示、 GIF 透明动画、 CAD 图形组件等实用图形工具。 优化、改造了文本输入、下拉框、列表框、 复选框 、多选按钮、起始时间、时间范围、历史追忆等 Windows控件。 优化、改造了多媒体播放器、 Flash 播放器、 浏览器 、幻灯片等子图。 增加了大批如： PID 调节器、手操器等实用子图。 matlab 与 simulink 编程软件介绍 MATLAB 是 matrixamp。 laboratory 两个词的组合，意为矩阵工厂（矩阵实验室）。 是由美国 mathworks 公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式 程序设计 的高科西南石油大学本科毕业设计 (论文） 6 技计算环境。 它将 数值分析 、 矩阵计算 、科学数据可视化以及非 线性 动态系统的 建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效 数值计算 的众多科学 领域 提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式 程序设计语言 （如 C、 Fortran）的编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。 MATLAB 和 Mathematica、 Maple 并称为三大 数学 软件。 它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。 MATLAB 可以进行 矩阵 运算、绘制 函数 和数据、实现 算法 、创建用户界面、连接其他 编程语言 的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、 信号处理 与通讯、 图像处理 、 信号检测 、 金融建模 设计与分析等 领域。 MATLAB 的基本数据单位是矩阵，它的 指令 表达式 与 数学 、工程中常用的形式十分相似，故用 MATLAB 来解算问题要比用 C， FORTRAN 等语言完成相同的事情简捷得多，并且 MATLAB 也吸收了像 Maple 等软件的优点，使 MATLAB 成为一个强大的 数学软件。 在新的版本中也加入了对 C， FORTRAN， C++， JAVA 的支持。 可以直接调用，用户也可以将自己编写的实用程序导入到 MATLAB 函数 库中方便自己以后调用，此外许多的 MATLAB 爱好者都编写了一些经典的程 序，用户直接进行下载就可以用。 Simulink 是 MATLAB 最重要的组件之一，它提供一个动态系统建模、仿真和综合分析的集成环境。 在该环境中，无需大量书写程序，而只需要通过简单直观的鼠标操作，就可构造出复杂的系统。 Simulink 具有适应面广、结构和流程清晰及仿真精细、贴近实际、效率高、灵活等优点，并基于以上优点 Simulink 已被广泛应用于控制理论和 数字信号处理 的复杂仿真和设计。 同时有大量的 第三方软件 和硬件可应用于或被要求应用于 Simulink。 Simulink 是 MATLAB 中的一种可视化仿真工具， 是一种基于 MATLAB 的框图设计环境，是实 现动态系统建模、仿真和分析的一个软件包，被广泛应用于 线性系统 、非线性系统、数字控制及数字信号处理的建模和仿真中。 Simulink 可以用连续采样时间、离散采样时间或两种混合的采样时间进行建模，它也支持多速率系统，也就是系统中的不同部分具有不同的采样速率。 为了创建动态系统模型， Simulink 提供了一个建立模型方块图的图形用户接口 (GUI) ，这个创建过程只需单击和拖动鼠标操作就能完成，它提供了一种更快捷、直接明了的方式，而且用户可以立即看到系统的仿真结果。 Simulinkamp。 reg。 是用于动态系统和 嵌入式系统 的多领域仿真和基于模型的设计 工流量控制系统的设计与仿真 7 具。 对各种 时变系统 ，包括通讯、控制、 信号处理 、 视频处理 和图像处理系统， Simulink提供了交互式图形化环境和可定制模块库来对其进行设计、仿真、执行和测试。 构架在 Simulink 基础之上的其他产品扩展了 Simulink 多领域建模功能，也提供了用于设计、执行、验证和确认任务的相应工具。 Simulink 与 MATLABamp。 reg。 紧密集成，可以直接访问 MATLAB 大量的工具来进行算法研发、仿真的分析和可视化、 批处理 脚本的创建、建模环境的定制以及信号参数和测试数据的定义。 图 MATLAB 界面图 西南石油大学本科毕业设计 (论文） 8 3 流量控制系统设计方案 总体设计框架 图 总体设计框图 流量控制系统 的工 作原理 本次设计内容分为两部分：单流量控制系统和流量比值控制系统。 单流量控制系统的控制目的是要使被控流量与设定流量相等，并且在 simulink仿真系统里 添加扰动的情况下根据对应的控制传递函数进行对应的变化并最终趋近于设定流量。 系统的被控对 象为管道阀门，通过改变阀门开度控制系统流量。 流量比值控制系统需要主动量和从动量两个变量，从动量随着主动量的变化进行变化，同时这种变化呈现一种稳定的比值关系。 4 方案仿真验证 本次设计的主要内容由于涉及比值控制系统，由于一些系统不能消除自身振荡，总出现一些随机变化，导致控制结果不稳定，所以在比较各种比值控制系统的过程中MATLAB与 SIMULINK仿 真验证控制方案力 控 人 机 界 面 和 控制 系 统控制系统设计THJ 2过程控制装置流量控制系统实验获取传递函数 控制对象稳定的传递函数流量控制系统的设计与仿真 9 需要仿真验证各个方案的可行性和差别，以此来选择较好的控制方案。 在比值控制方案方面可初步选择单闭环比值控制系统和双闭环比值控制系统进行比较。 而单流量控制系统则不存在这些问题。 单 闭环流量控制系统的 simulink 仿真方案 首先虚拟一个单闭环流量控制系统的传递函数，设 传递函数的参数是随机设定的。 在仿真阶段只要比较更好的控制效果即可，不需要知道确切传递函数的参数。 单流量控制系统仿真界面： 图 simulink 单回路流量仿真 利用假定 产生的传递函数，根据阶跃输入，调节 PID 控制器的参数 ， 从示波器的输出响应曲线观察 单回路流量控制系统的稳定性。 传递函数的参数整定 控制器参数整定：指决定调节器的比例系数 Kp、积分时间 Ti、微分时间 Td 和采样周期 Ts 的 具体数值。 整定的实质是通过改变调节器的参数，使其特性和过程特性相匹配，以改善系统的动态和静态指标，取得最佳的控制效果。 整定调节器参数的方法很多，归纳起来可分为两大类，即理论计算整定法和工程整定法。 理论计算整定法有对数频率特性法和根轨迹法等；工程整定法有凑试法、临界比例法、经验法、衰减曲线法和响应曲线法等。 工程整定法特点不需要事先知道过程的数学模型，直接在过程控制系统中进行现场整定方法简单、计算简便、易于掌握。 西南石油大学本科毕业设计 (论文） 10 凑试法 采用凑试法，按照先比例（ P）、再积分（ I）、最后微分（ D）的顺序。 置调节器积分时间 Ti=∞，微分时间 Td=0，在比例系数 Kp 按经验设置的初值条件下，将系统投入运行，由小到大整定比例系数 Kp。 求得满意的 1/4 衰减度过渡过程曲线。 引入积分作用（此时应将上述比例系数 Kp 设置为 5/6 Kp）。 将 Ti 由大到小进行整定。 若需引入微分作用时，则将 Td 按经验值或按 Td=（ 1/3～ 1/4）设置，并由小到大加入。 将 TD 置 0， Ti 调到最大， Kp 从小到大输入数值并调节。 得到较好的衰减过渡过程曲线。 临界比例度法 闭环控制系统中，首先使 Ti、 Td 置 0，让调节器处于纯比例作用下，然后再从小到大调节比例系数，此时得到等幅振荡的比例成为临街比例度系数 Ku。 而又知道两个相邻波峰之间的距离即为振荡周期。 临界比例度法整定 PID参数的步骤： 1） 、将调节器的积分时间 Ti置于最大（ Ti=∞），微分时间置零（ Td=0），比例系数。