双闭环流量比值控制系统设计与实现

"双闭环流量比值控制系统课程设计旨在通过设计一个完整的生产过程控制系统，让学生深入理解并应用控制理论，包括《过程控制系统》、《过程检测与控制仪表》、《自动控制原理》、《微机控制技术》和《过程工程基础》等课程中的知识。设计任务包括理解流量传感器和执行机构的工作原理，建立被控对象的数学模型，选择合适的控制规律和调节器参数，并在Matlab上进行仿真优化。此外，学生还需在THJ-2型高级过程控制系统平台上实际操作，实现线路连接和参数调试，以达到最佳控制效果。设计的具体要求涵盖了从单闭环的PI调节到双闭环控制，确保副回路流量能跟随主回路流量变化，满足工艺需求。方案一为单闭环控制系统，而方案二则增加了主流量闭环，形成双闭环控制，以增强系统的稳定性和精度。" 在这个课程设计中，学生将面临多个挑战，首先需要深入了解工业型流量传感器的工作机制，这通常涉及到流量的测量原理，如涡轮流量计、电磁流量计等，并理解执行机构（如电磁阀）如何根据控制信号改变流量。接着，学生需要通过实验获取各个系统环节的动态特性曲线，这可能涉及时间常数、传递函数等概念，以构建被控对象的数学模型。数学模型是选择合适控制规律（如比例积分PI控制器）和整定调节器参数的基础。 在Matlab仿真阶段，学生会学习如何调整控制器参数，以获得理想的控制响应，例如减少超调、改善上升时间和稳定时间。这一过程可能涉及到根轨迹法、频率域分析等工具。同时，实际系统调试与Matlab仿真的对比分析，将帮助学生理解理论与实践之间的差距，进一步巩固控制理论知识。 双闭环控制系统的设计是为了实现主、副回路之间的协调，以保持流量比值的恒定。主回路控制主要流量，而副回路通过比例控制使副流量与主流量保持一定比例。这样的设计可以有效地补偿过程中的扰动，提高整个系统的性能。在THJ-2型平台上完成实际操作，不仅锻炼了学生的实践技能，也提升了他们解决实际工程问题的能力。 这个课程设计是一个综合性的学习过程，涵盖了理论研究、实验操作、系统建模、控制器设计与参数整定、计算机仿真以及实际系统调试等多个方面，旨在培养学生的专业知识应用能力和工程实践能力。