过程控制综述报告

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过程控制系统及工程综述报告

摘要:本文主要介绍了过程控制的发展史,回顾了计算机过程控制的发展状况以及未来的发展趋势,并且对过程控制和现代控制理论做了详细的论述

关键词: 过程控制、控制理论、控制工程、鲁棒控制等

1.过程控制的发展史

1.1 前沿

过程控制是工业自动化的重要分支。几十年来,工业过程控制取得了惊人的发展,无论是在大规模的结构复杂的工业生产过程中,还是在传统工业过程改造中,过程控制技术对于提高产品质量以及节省能源等均起着十分重要的作用。

1.2 发展过程

在现代工业控制中, 过程控制技术是一历史较为久远的分支。在本世纪30 年代就已有应用。过程控制技术发展至今天, 在控制方式上经历了从人工控制到自动控制两个发展时期。在自动控制时期内,过程控制系统又经历了三个发展阶段, 它们是:分散控制阶段, 集中控制阶段和集散控制阶段。

从过程控制采用的理论与技术手段来看,可以粗略地把它划为三个阶段:开始到70 年代为第一阶段,70 年代至90 年代初为第二阶段,90 年代初为第三阶段开始。其中70 年代既是古典控制应用发展的鼎盛时期,又是现代控制应用发展的初期,90 年代初既是现代控制应用发展的繁荣时期,又是高级控制发展的初期。第一阶段是初级阶段,包括人工控制,以古典控制理论为主要基础,采用常规气动、液动和电动仪表,对生产过程中的温度、流量、压力和液位进行控制,在诸多控制系统中,以单回路结构、PID 策略为主,同时针对不同的对象与要求,创造了一些专门的控制系统,如:使物料按比例配制的比值控制,克服大滞后的Smith 预估器,克服干扰的前馈控制和串级控制等等,这阶段的主要任务是稳定系统,实现定值控制。这与当时生产水平是相适应的。

第二阶段是发展阶段,以现代控制理论为主要基础,以微型计算机和高档仪表为工具,对较复杂的工业过程进行控制。这阶段的建模理论、在线辨识和实时控制已突破前期的形式,继而涌现了大量的先进控制系统和高级控制策略,如克服对象特性时变和环境干扰等不确定影响的自适应控制,消除因模型失配而产生不良影响的预测控制等。这阶段的主要任务是克服干扰和模型变化,满足复杂的工艺要求,提高控制质量。1975 年,世界上第一台分散控制系统在美国Honeywell 公司问世,从而揭开了过程控制崭新的一页。分散控制系统也叫集散控制系统,它综合了计算机技术、控制技术、通信技术和显示技术,采用多层分级的结构形式,按总体分散、管理集中的原则,完成对工业过程的操作、监视、控制。由于采用了分散的结构和冗余等技术,使系统的可靠性极高,再加上硬件方面的开放式框架和软件方面的模块化形式,使得它组态、扩展极为方便,还有众多的控制算法(几十至上百种) 、较好的人—机界面和故障检测报告功能。经过20 多年的发展,它已日臻完善,在众多的控制系统中,显示出出类拔萃的风范,因此,可以毫不夸张地说,分散控制系统是过程控制发展史上的一个里程碑。第三阶段是高级阶段,目前正在来到。

1.3 过程控制策略与算法进度

几十年来,过程控制策略与算法出现了三种类型:简单控制、复杂控制与先进控制。

通常将单回路PID控制称为简单控制。它一直是过程控制的主要手段。PID控制以经典控制理论为基础,主要用频域方法对控制系统进行分析与综合。目前,PID控制仍然得到

广泛应用。在许多DCS和PLC系统中,均没有PID控制算法软件,或PID控制模块。

从20世纪50年代开始,过程控制界逐渐发展了串级控制、比值控制、前馈控制、均匀控制和Smith预估控制等控制策略与算法,称之为复杂控制。它们在很大程度上,满足了复杂过程工业的一些特殊控制要求。它们仍然以经典控制理论为基础,但是在结构与应用上各有特色,而且在目前仍在继续改进与发展。

20世纪70年代中后期,出现了以DCS和PLC为代表的新型计算机控制装置,为过程控制提供了强有力的硬件与软件平台。

从20世纪80年代开始,在现代控制理论和人工智能发展的理论基础上,针对工业过程控制本身的非线性、时变性、耦合性和不确定性等特性,提出了许多行之有效的解决方法,如解耦控制、推断控制、预测控制、模糊控制、自适应控制、人工神经网络控制等,常统称为先进过程控制。近十年来,以专家系统、模糊逻辑、神经网络、遗传算法为主要方法的基于知识的智能处理方法已经成为过程控制的一种重要技术。先进过程控制方法可以有效地解决那些采用常规控制效果差,甚至无法控制的复杂工业过程的控制问题。实践证明,先进过程控制方法能取得更高的控制品质和更大的经济效益,具有广阔的发展前景。

1.4 传统过程控制存在的问题

随着人们物质生活水平的提高以及市场竞争的日益激烈,产品的质量和功能也向更高的档次发展,制造产品的工艺过程变得越来越复杂,为满足优质、高产、低消耗,以及安全生产、保护环境等要求,过程控制的任务也愈来愈繁重。这样的生产过程一般具有大惯性、大滞后、时变性、关联性、不确定性和非线性的特点。这里的关联性不仅包含过程对象中各物理参量之间的耦合交错,而且包括被控量、操作量和干扰量之间的联系;不确定性不单指结构上的不确定性,而且还指参数的不确定性;非线性既有非本质的非线性,也有本质非线性。由于工业过程的这种复杂性,决定了控制的艰难性。

2.过程控制与控制理论

控制理论与控制工程学科是以工程系统为主要对象,以数学方法和计算机技术为主要工具,研究各种控制策略及控制系统的理论、方法和技术。控制理论是学科的重要基础和核心内容,控制工程是学科的背景动力和发展目标。本学科的智能控制方向主要包括模糊控制、专家系统、神经元网络、遗传算法等方面的研究,特别强调的是上述方法的交叉及其在工业过程控制方面的应用。故障诊断方向主要研究当控制系统一旦发生故障时,仍能保证闭环系统稳定,且满足规定的性能指标。利用获得的实时数据对生产过程进行在线监测及故障诊断,根据系统的运行状态制定相应的控制策略,使系统工作在最佳状态。鲁棒控制方向主要研究被控对象参数变化后,控制系统仍能稳定可靠的工作,并在某种意义下保证系统的最优性。信号处理方向主要研究控制系统中的信号处理问题,包括非线性系统的鲁棒滤波器的设计,自适应滤波器、噪声抵消器、小波分析等。

控制理论与过程控制是研究运动系统的行为、受控后的运动状态以及达到预期动静态性能的一门综合性学科。在理论方面,利用各种数学工具描述系统的动静态特性,以建模、预测、优化决策及控制为主要研究内容。在应用方面,将理论上的研究成果与计算机技术、网络技术和现代检测技术相结合,形成各种新型的控制器或控制系统。研究内容涵盖从基础理论到工程设计与实现技术的多个层次,应用遍及从工业生产过程到航空航天系统以及社会经济系统等极其广泛的领域。

3.现代控制理论在过程控制中不很成功

3.1 控制科学与技术发展状况

控制科学与技术在20世纪的人类科技进步中起到了举足轻重的作用,为了解决当今社会的许多挑战性问题产生了积极的影响,提供了科学的思想方法论;为许多产业领域实现自动化奠定了理论基础,提供了先进的生产技术和先进的控制仪器及装备。特别是数字计算机的广泛使用,为控制科学与技术开辟了更广泛的应用领域。

回顾近百年来的工程技术的发展,可以看到,20世纪的控制科学与技术是在实践的重大需求驱动下快速发展的,他经历了若干重要的发展时期,如20世纪初的Lyapunov稳定理论和PID控制律概念;20年代的反馈放大器;30年代的Nyquist与Bode图;40年代维纳的控制论;50年代贝尔曼动态规划理论和庞特里亚金极大值原理;60年代卡尔曼滤波器、系统状态空间法、系统能控性和能观性;70年代的自校正控制和自适应控制;80年代针对系统不确定状况的鲁棒控制;90年代基于智能信息处理的智能控制理论。中国控制学科界的许多学者为控制理论和技术的发展也做出重要的贡献。随着计算机科学、网络和智能信息处理技术的进步,以及社会生产力发展的强烈需求,在如何解决日益增加的复杂系统、网络系统、多传感器信息融合、生物、基因、量子计算、社会经济与生态等重大问题上,控制科学和自动化领域的研究者们在21世纪初面临着更重大的、更为迫切的挑战。

近30年来,控制科学在非线性系统控制、分布参数系统控制、系统辨识、随机与自适应控制、鲁棒控制、离散事件系统和混合系统、智能控制等研究方向上取得了许多重要进展。在21世纪初的十几年,这些方向仍将是控制科学发展的主要研究方向,它们之间的交叉与结合,将形成许多应用性更强的重要研究方向。

非线性控制是控制理论中一个重要的研究分支,目前在该方向的一些研究成果已应用于机器人、直升飞机与电力系统控制等实际控制工程中。可以预见,非线性控制理论的进一步发展,将对多机器人系统协调操作与大型网络稳定安全为背景的非线性系统的控制工程等产生重大影响。混沌系统作为非线性系统的重要组成部分,在混沌生成、混沌抑制、混沌同步化、混沌通讯应用以及混沌信息编码等方面已经取得一些突破性的进展。这些研究成果将对复杂系统的深入研究提供了有意义的借鉴。

自20世纪70年代开始,国内外学者开始重视分布参数系统的研究。分布参数系统是无穷维系统,一般由偏微分方程、积分方程、泛函微分方程或抽象空间中的微分方程所描述。我国学者在细长体弹性振动系统的建模和振动控制、振动系统的谱分析、能控性和反馈镇定、一般无穷维系统的极大值原理、人口系统控制、人口预测和控制等方面都做出了重要贡献。

由于实际系统的复杂性,人们往往很难(或不可能)从基本的物理定律出发直接推导出系统的数学模型,这就需要利用可以测量的系统输入和输出数据,来构造系统内结构及参数的估计,并研究估计的可靠性和精度等问题,这就是系统辨识的任务。20世纪90年代,线性系统辨识理论趋于成熟,而非线性系统的辨识仍处于发展阶段。近10年来,系统辨识领域有3个热点研究方向:基于鲁棒控制的数学模型要求的鲁棒辨识,基于特殊信号驱动下的系统辨识和基于智能信息处理的非线性系统辨识。

当实际系统受到的外界干扰和系统模型误差被看作为随机噪声时,我们把这类系统称为随机系统。近年来,在非线性滤波、随机极大值原理、随机最优控制综合等方面已有新的进展。人们为了寻求能够实际应用并且性能良好的控制算法,由“分离思想”和“必然等价思想”发展了自适应控制的理论和方法。在科学研究和工程实践中,自适应算法已经成为一种非常有效的重要方法。

一般地,系统的数学模型与实际系统存在着参数或结构等方面的差异,而我们设计的控制律大多都是基于系统的数学模型,为了保证实际系统对外界干扰、系统的不确定性等有尽

可能小的敏感性,导致了研究系统鲁棒控制问题。近年来,对非线性系统的鲁棒适应控制的研究已成为一个热点方向。人工神经网方法、滑动模(sliding-mode)方法及鲁棒控制方法的结合可以设计出对一大类连续时间非线性系统稳定的自适应控制律。20世纪80年代出现的H∞设计方法和变结构控制(滑摸控制)推动了鲁棒控制理论的发展。现在,系统H∞范数已成为系统的重要性能指标。如何有效利用过程信息来降低系统的不确定性,是鲁棒控制研究的重要内容。由于许多控制问题可归结为线性矩阵不等式(LMI)的研究,20世纪90年代中期出现了关于LMI的控制软件工具。近几年,非线性系统、时滞饱和系统、时滞故障系统的鲁棒综合控制问题已经成为新的热点研究方向,而且已经有不少应用实例,例如,核反应堆的温度跟踪鲁棒控制、导弹系统的鲁棒自适应最优跟踪设计、机器人操作的鲁棒神经控制。

系统的状态随离散事件发生而瞬时改变,不能用通常的动态方程来描述,一般称这类系统为离散事件动态系统(DEDS)。对它的研究始于20世纪80年代初。目前已发展了多种处理离散事件系统的方法和模型,例如有限状态马尔科夫链、Petri网、排队网络、自动机理论、扰动分析法、极大代数法等。其理论已经应用于柔性制造系统、计算机通信系统、交通系统等。离散事件系统的研究虽然取得较大进展,但还没有一套完整的理论体系来评价离散时间系统模型与实际对象的差异。离散事件动态系统自然延伸就是混合动态系统。

包含离散事件动态系统(DEDS)和连续变量动态系统(CVDS)、两者又相互耦合作用的系统称为混合动态系统(HDS)。关于混合系统最早的文献出现在1966年。1979年瑞典人Cellier首先引入混合系统结构的概念,把系统分为离散、连续和接口3个部分。1989年Golli针对计算机磁盘驱动器模型引入混合系统的概念,把连续部分和接口部分结合起来进行研究。虽然混合系统的研究取得了一些成果,但仍处于发展阶段,其理论和应用研究仍是未来几年的研究热点。最近,混合系统的离散监督控制、离散时间混合系统的最优控制有了一些新的突破,并且混合控制理论已逐步应用于电力系统的电压安全控制和机器人协调控制等领域。

现代工程技术、生态或社会环境等领域的研究对象往往是十分复杂的系统,对这类系统难以用常规的数学方法来建立准确的数学模型,需要用学习、推理或统计意义上的模型来描述实际系统,这就导致了智能控制的研究。智能控制的主要目标是使控制系统具有学习和适应能力。现在,智能控制理论虽然取得了不少研究成果,但智能控制的理论体系还不够成熟。最近,基于模糊推理的系统建模、神经网络模型参考自适应控制、神经网络内模控制、神经网络非线性预测控制、混沌神经网络控制等方面已有不少重要研究成果。智能控制理论有着广泛的应用,例如,基于神经动态规划的直升机的镇定控制和航天轨道操作器的基于知识的分层控制等。模糊推理、神经网络和遗传算法均具有模拟人类思维结构的方式的特点,将三者结合是智能控制研究的主要方向之一。

3.2 现代控制理论面临的问题

1)控制对象与控制对象所处的环境的变化

随着计算机网络技术普及与发展,基于网络的远程控制受到人们的关注。在网络环境下存在延时、数据的丢失、数据时序或序的变化及数据的非等间隔采样,使得网络环境的空地变得十分复杂和困难。同时,网络自身的安全与控制也是一个十分重要和非常棘手的问题。

不同性质、不同控制对象组合而成的混杂系统还缺乏理论支持和相应的技术手段。

多任务、多机器人的协调控制问题。

2)理论问题

由于复杂系统的建模、稳定性与系统设计缺乏理论支撑和指导,有必要综合应用其他学科,如数学、信息科学、系统科学与认知科学的最新进展来建立一个解决复杂性问题的完整理论。

3)控制要求

具有多种信息或传感信息的综合能力;具有自学习和自适应能力,能够自主调整控制机构;高可靠性;控制系统本身应该具有良好的控制特性;在出现故障和意外时,能及早进行自我故障诊断及排除。

现代控制系统应该具有良好的容错性和鲁棒性。

在一些情况下需要构造一个合理的人机协作的控制系统。

基于上述问题,控制科学界多年来一直在探索着新的方法,寻求更加符合实际的“发展轨迹”。近十年来,人工智能学科新的进展给人们带来了希望。由于得益于计算机科学技术和智能信息处理的高速发展,智能控制逐渐形成一门学科,并在实际应用中显示出强大的生命力。与此同时,许多控制学科领域的工作者也开始认识到,在许多系统中,复杂性不只是表现在高维性上,更多的则是表现在系统信息的模糊性、不确定性、偶然性和不完全性上。能否用人工智能的人工神经网络、模糊逻辑推理、启发式知识、专家系统等理论去解决难以建立精确数学模型的控制问题一直是我们十多年来追求的目标。

4.计算机过程控制的发展过程

4.1计算机过程控制系统的发展回顾

世界上第一台电子数字计算机于1946年在美国问世。经历了十多年的研究, 1959年世界上第一台过程控制计算机TRW)300在美国德克萨斯的一个炼油厂正式投入运行。这项开创性工作为计算机控制技术的发展奠定了基础,从此,计算机控制技术获得了迅速的发展。回顾工业过程的计算机控制历史,经历了以下几个时期:(1)起步时期(20世纪50年代)。20世纪50年代中期,有人开始研究将计算机用于工业过程控制。(2)试验时期(20世纪60年代)。1962年,英国的帝国化学工业公司利用计算机完全代替了原来的模拟控制。(3)推广时期(20世纪70年代)。随着大规模集成电路(LSI)技术的发展, 1972年生产出了微型计算机(m-icrocomputer),其最大优点是运算速度快,可靠性高,价格便宜和体积小。(4)成熟时期(20世纪80年代)。随着超大规模集成电路(VLSI)技术的飞速发展,使得计算机向着超小型化、软件固定化和控制智能化方向发展。80年代末,又推出了具有计算机辅助设计(CAD)、专家系统、控制和管理融为一体的新型集散控制系统。(5)进一步发展时期(20世纪90年代)。在计算机控制系统进一步完善,应用更加普及,价格不断下降的同时,功能却更加丰富,性能变得更加可靠。

4.2计算机过程控制系统的分类

计算机控制系统的应用领域非常广泛,计算机可以控制单个电机、阀门,也可以控制管理整个工厂企业;控制方式可以是单回路控制,也可以是复杂的多变量解耦控制、自适应控制、最优控制乃至智能控制。因而,它的分类方法也是多样的,可以按照被控参数、设定值的形式进行分类,也可以按照控制装置结构类型、被控对象的特点和要求及控制功能的类型进行分类,还可以按照系统功能、控制规律和控制方式进行分类。常用的是按照系统功能分类,分为以下几类:

(1)数据处理系统(DAS),对生产过程参数作巡检、分析、记录和报警处理。

(2)操作指导控制系统(OGC),计算机的输出不直接用来控制生产过程,而只是对过程参数进行收集,加工处理后输出数据,操作人员据此进行必要的操作。

(3)直接数字控制系统(DDC),计算机从过程输入通道获取数据,运算处理后,再从输出通道输出控制信号,驱动执行机构。

(4)监督控制系统(SCC),计算机根据生产过程参数和对象的数字模型给出最佳工艺参数,据此对系统进行控制。

(5)多级控制系统,企业经营管理和生产过程控制分别由几级计算机进行控制,一般是三级系统,即经营管理级(MIS)、监督控制级(SCC)和直接数字控制级(DDC)。

(6)集散控制系(DCS),以微处理器为核心,实现地理和功能上的分散控制,同时通过高速数据通道将分散的信息集中起来,实现复杂的控制和管理。

(7)监控与数据采集系统(SCADA), SCADA是以计算机、控制通讯与CRT技术为基础的一种综合自动化系统,更适用于/点多、面广、线长0的生产过程。由于控制中心和监控点的分散而自然形成了两层控制结构。

(8)现场总线控制系统(FCS),是新一代分布式控制系统,与DCS的三层结构不同,其结构模式为/工作站)现场总线智能仪表0层结构,降低了总成本,提高了可靠性,系统更加开放,功能更加强大。在统一的国际标准下,可实现真正的开放式互连系统结构。

(9)计算机集成过程控制系统(CIPS),利用DCS作基础,开发高级控制策略,实现各层次的优化,利用管理信息系统MIS进行辅助管理和决策,将企业中有关过程控制、计划调度、经营管理、市场销售等信息进行集成,经科学加工后,为各级领导、管理及生产部门提供决策依据,实现控制、管理的一体化。

计算机过程控制系统国内外应用状况近十几年,过程控制系统发展非常迅速,由于集散控制系统是这一领域的主导发展方向,各国厂商都在这一市场不断推陈出新。美国和日本的产品代表两个主要的发展方向:美国厂商重点推出开放型集散系统,加速研制现场总线产品,推广应用智能变送器;日本厂商则着重发展高功能集散系统,从软件开发入手,挖掘软件工作的潜力,强调控制功能和管理功能的结合。20世纪80年代,比较著名的大型集散控制系统新产品有:美国Honeywell公司的TDC-3000, Foxboro公司的I/AS, Bailey公司的INFI-90,日本横河公司的CENTRUM-XL,英国Oxford Automation公司的SYSTEM- 86,德国Siemens公司的TELEPERM系统等等。这些都属于第三代DCS,控制点可达到一万点以上,系统结构接近标准化,采用局域网技术。它的主要改变是在局域网络方面,采用了符合国际标准化组织ISO的OSI开放系统互连的参考模型。因此,在符合开放系统的各制造厂商产品间可以互相连接、互相通讯和进行数据交换,第三方的应用软件也能在系统中应用,从而使集散控制系统进入了更高的阶段。

在20世纪90年代初,着对控制和管理要求的不断提高,第四代集散控制系统以管控一体化的形式出现。它在硬件上采用了开放的工作站,使用RISC替代CISC,采用了客户机/服务器(Client/Server)的结构。在网络结构上增加了工厂信息网(Intranet),并可与国际信息网(In-ternet)联网。在软件上则采用UNIX系统和X-Windows的图形用户界面,系统的软件更丰富。同时,在制造业,计算机集成制造系统(CIMS)得到了应用,使人们看到了应用信息管理系统的经济效益。随着现场总线技术的出现,在世界上引起了广泛重视,各大仪表制造厂商纷纷在自己的DCS系统中融入现场总线技术,推出现场总线控制系统及相应的现场总线仪表装置。第四代集散控制系统的典型产品有Honeywell公司的TPS控制系统,横河公司CENTER-CS控制系统, Foxboro公司I/AS 50/51系列控制系统,ABB公司Advant系列OCS开放控制系统等。这一代集散控制系统主要是为解决DCS系统的集中管理而研制,它们在信息的管理、通讯等方面提供了综合的解决方案。我国的工业控制计算机技术起步于20世纪50年代末期,经历了巡回检测装置、小型工业控制机、可编程控制器等几个阶段以后, 70年代中期研制了小型工业控制计算机网络系统。70年代末,有少数几家化工企业从国外引进了集散控制系统。

20世纪80年代中期,集散控制系统进入冶金、电力等行业。1985年,济钢第一套控制系统-MODICON 584系列PLC在济钢炼铁厂4#高炉上料系统应用获得成功。1991年,济钢炼钢3#板坯连铸机二冷配水改造工程和中板厂加热炉改造工程中,选用了美国德州仪器(TI)公司生产的TI-545系列PLC系统。

90年代初期,我国将集散控制系统与工业控制局部网络列入国家攻关计划,并取得了一

些可喜的成果。我国石化行业/八五0期间新建和技改的石化生产装置大多数采用DCS系统,现已有300多套。同时,开展了计算机集成制造系统试点,近几年部分石化企业已开始实施CIMSCIMS在石油行业虽已开始应用,但尚属探索阶段。由于建立大型的控制与管理相接合的管理信息系统所需投资较大,一般企业无法承受,而且我国当前的生产过程与国际先进水平还有一定的差距,这对过程控制系统的发展产生了一定的影响。我国自动化仪表行业通过引进技术和与外商合作,还合资组装生产了DCS,逐步实现了国产化。我国自动化仪表行业通过引进技术和与外商合作,还合资组装生产了DCS,逐步实现了国产化。如上海的福克斯波罗、西安横河、北京贝利、四川仪表总厂等都有相应的DCS产品。我国独立自主开发的DJK-7500 (重庆自动化研究所)、HS-2000 (北京和利时自动化公司)、FB-2000 (浙江威盛自动化公司)、友力-2000 (航空航天部)、DCS-100 (清华大学)和L-2000 (上海调节器厂)集散控系统,适合我国国情,有自己的特色,已投入生产和使用。41计算机过程控制系统的发展趋势计算机控制系统以其特有的优势和强大的功能,已在过程控制领域得到广泛的应用。同时,随着计算机软硬件技术和通讯技术的飞速发展,新的控制理论和新的控制方法也层出不穷。展望未来,它的发展趋势有以下几个方面(1)大力推广应用成熟的先进技术。普及应用具有智能I/O模块的、功能强、可靠性高的可编程控制器(PLC),广泛使用智能化调节器,采用以位总线(Bitbus)、现场总线(Fieldbus)技术等先进网络通讯技术为基础的新型DCS和FCS控制系统。(2)大力研究和发展智能控制系统。智能控制是一种无需人的干预就能够自主地驱动智能机器实现其目标的过程,也是用机器模拟人类智能的又一重要领域。智能控制系统的类型主要包括:分级梯阶智能控制系统、模糊控制系统、专家控制系统、学习控制系统、人工神经网络控制系统和基于规则的仿人工智能控制系统等。(3)控制与管理结合,向低成本自动化(Low Cost Au-tomation, LCA)方向发展。LCA是一种以现代技术实现常规自动化系统中的主要的、关键的功能,而投资较低的自动化系统。在DCS和FCS的基础上,采用先进的控制策略,将生产过程控制任务和企业管理任务共同兼顾,构成计算机集成控制系统(CIPS),可实现成本综合自动化系统的方向发展。总之,由于计算机过程控制在控制、管理功能、经济效益等方面的显著优点,使之在石油、化工、冶金、航天、电力、纺织、印刷、医药、食品等众多工业领域中得到广泛的应用。计算机控制系统将会随着计算机软硬件技术、控制技术和通讯技术的进一步发展而得到更大的发展,并深入到生产的各部门。

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自动控制原理实验报告

《自动控制原理》 实验报告 姓名: 学号: 专业: 班级: 时段: 成绩: 工学院自动化系

实验一 典型环节的MATLAB 仿真 一、实验目的 1.熟悉MATLAB 桌面和命令窗口,初步了解SIMULINK 功能模块的使用方法。 2.通过观察典型环节在单位阶跃信号作用下的动态特性,加深对各典型环节响应曲线的理解。 3.定性了解各参数变化对典型环节动态特性的影响。 二、实验原理 1.比例环节的传递函数为 K R K R R R Z Z s G 200,1002)(211 212==-=-=- = 其对应的模拟电路及SIMULINK 图形如图1-3所示。 三、实验内容 按下列各典型环节的传递函数,建立相应的SIMULINK 仿真模型,观察并记录其单位阶跃响应波形。 ① 比例环节1)(1=s G 和2)(1=s G ; ② 惯性环节11)(1+= s s G 和1 5.01 )(2+=s s G ③ 积分环节s s G 1)(1= ④ 微分环节s s G =)(1 ⑤ 比例+微分环节(PD )2)(1+=s s G 和1)(2+=s s G ⑥ 比例+积分环节(PI )s s G 11)(1+=和s s G 211)(2+= 四、实验结果及分析 图1-3 比例环节的模拟电路及SIMULINK 图形

① 仿真模型及波形图1)(1=s G 和2)(1=s G ② 仿真模型及波形图11)(1+= s s G 和1 5.01)(2+=s s G 11)(1+= s s G 1 5.01 )(2+=s s G ③ 积分环节s s G 1)(1= ④ 微分环节

过程控制系统 复习总结!

过程控制系统知识点总结 ) 一、概论 1、过程控制概念:五大参数。 过程控制的定义:工业中的过程控制是指以温度、压力、流量、液位和成分等工艺参数作为被控变量的自动控制。 2、简单控制系统框图。 控制仪表的定义:接收检测仪表的测量信号,控制生产过程正常进行的仪表。主要包括:控制器、变送器、运算器、执行器等,以及新型控制仪表及装置。 控制仪表的作用:对检测仪表的信号进行运算、处理,发出控制信号,对生产过程进行控制。 3、能将控制流程图(工程图、工程设计图册)转化成控制系统框图。

4、DDZ-Ⅲ型仪表的电压信号制,电流信号制。QDZ-Ⅲ型仪表的信号制。它们之间联用要采用电气转换器。 5、电信号的传输方式,各自特点。 电压传输特点: 1). 某台仪表故障时基本不影响其它仪表; 2). 有公共接地点; 3). 传输过程有电压损耗,故电压信号不适宜远传。 电流信号的特点: 1).某台仪表出故障时,影响其他仪表; 2).无公共地点。若要实现仪表各自的接地点,则应在仪表输入、输出端采取直流隔离措施。 6、变送器有四线制和二线制之分。区别。 1、四线制:电源与信号分别传送,对电流信号的零点及元件的功耗无严格要求。 2、两线制:节省 第一个字母:参数类型 T —— 温 度 (Temperature ) P ——压力(Pressure ) L ——物位(Level ) F ——流量(Flow ) W ——重量(Weight ) 第二个字母:功能符号 T —— 变 送 器 (transmitter ) C —— 控 制 器 (Controller ) I ——指示器(Indicator ) R ——记录仪(Recorder ) A ——报警器(Alarm ) 加热 制燃料

《管理学基础》课程综述定稿 2012年新稿

原文来自:https://www.360docs.net/doc/358421652.html,/news/dianda/2012-06-27/122.html 天津广播电视大学2010春行政管理专业专科毕业论文《管理学基础》课程综述 姓名: XXXXXX 学号: XXXXXXXXXXXX 分校:河西分校 专业:行政管理 指导老师: XXXXXXX 时间: 2012.XXXXX

目录 内容摘要 (2) 《管理学基础》课程综述 (3) 一、《管理学基础》的主要内容 (3) 二、激励理论在实际中的应用 (5) 三、学习心得体会 (8) 四、结语 (9) 参考文献: (10)

内容摘要 管理是组织管理者为有效地达到组织目标,对组织活动有组织、意识,不断的进行协调的活动。管理作为协同各个成员有效的实现组织目标的社会行为,伴随着人类社会的发展而发展。管理学又是研究管理活动过程及其规律的科学总结。是从事管理活动的部门、单位、个人都必须掌握的基本知识。它在生活中各个方面都有所体现,《管理学基础》这本书,比较系统的阐述了管理学的基本原理、原则、技术和方法相结合的原理,说明了管理在任何的地方都是一种因人、因事、因时而随即适合的活动,所以,管理方法要多样化、要讲究艺术。本文共包括四个部分:第一部分介绍了《管理学基础》主要内容。第二部分主要讲理论联系实际。第三部分学习心得体会。第四部分结语。本文从管理学基础课程的各个方面对管理学的内容做了详细的解释。

《管理学基础》课程综述 一、《管理学基础》的主要内容 《管理学基础》这本书,比较系统的阐述了管理学的基本原理、原则、技术和方法相结合的原理,说明了管理在任何的地方都是一种因人、因事、因时而随即适合的活动,本书讲述了十三章的内容。 第一章、管理与管理学 讲述了管理的概念及性质和管理的职能及作用,还对管理学的研究对象及方法做出了描述。管理学是管理实践活动的科学总结。 第二章、管理理论的形成和发展 对理论的形成和发展是管理实践活动的经验做了概括和理论总结:泰罗—科学管理之父;法约尔—经营管理之父;韦伯—管理之父;梅奥—人际关系学说的创始人等等。这些学派主要是管理过程学派、经验学派、系统管理学派;决策理论学派等。 第三章、计划 计划是管理工作的一项基本职能。计划工作具有目的性、主导性、普遍性、效率性的特征。其任务就是明确目标,并拟订实现目标的方案、措施。 第四章、目标管理 目标管理是一个全面的管理系统。是企业计划的重要内容。它用系统的方法,将许多关键管理活动结合起来,高效率地实现个人目标

运动控制系统课程总结2word文档良心出品

现代运动控制已成为电机学,电力电子技术,微电子技术,计算机控制技术,控制理论,信号检测与处理技术等多门学科相互交叉的综合性学科。课上老师简单介绍了运动控制及其相关学科的关系,随着其他相关学科的不断发展,运动控制系统也在不断发展,不断提高系统的安全性,可靠性,在课上跟随老师的思路,使我对运动控制系统有了更深刻的理解。 运动控制系统也叫做电力拖动控制系统。运动控制系统的任务是通过对电动机电压,电流,频率等输入电量的控制,来改变工作机械 的转矩,速度,位移等机械量,使各种机械按人们期望的要求运行以满足生产工艺及其他应用的需要。工业生产和科学技术的发展对运动控制系统提出了日益复杂的要求,同时也为研制和生产各类新型的控制装置提供了可能。在前期课程控制理论、计算机技术、数据处理、电力电子等课程的基础上,学习以电动机为被控对象的控制系统,培养学生的系统观念、 运动控制系统的基本理论和方法、初步的工程设计能力和研发同类系统的能力。 课堂上老师全面、系统、深入地介绍了运动控制系统的基本控制原理、系统组成和结构特点、分析和设计方法。 运动控制内容主要包括直流调速、交流调速和伺服系统三部分。 直流调速部分主要介绍单闭环、双闭环直流调速系统和以全控型功率器件为主的直流脉宽调速系统等内容;交流调速部分主要包括基于异步电动机稳态模型的调速系统、基于异步电动机动态模型的高性能调速系统以及串级调速系统;随动系统部分介绍直、交流随动系统的性能分析与动态校正等内容。此外,书中还介绍了近几年发展起来的多电平逆变技术和数字控制技术等内容。《运动控制系统》既注重理论基础,又注重工程应用,体现了理论性与实用性相统一的特点。书中结合大量的工程实例,给出了其仿真分析、图形或实验数据,具有形象直观、简明易懂的特点。 第一部分中主要介绍直流调速系统,调节直流电动机的转速有三种方法:改变电枢回路电阻调速阀,减弱磁通调速法,调节电枢电压调速法。 变压调速是是直流调速系统的主要方法,系统的硬件结构至少包含了两部分:能够调节直流电动机电枢电压的直流电源和产生被调节转速的直流电动机。随着电力电子技术的发展,可控直流电源主要有两大类,一类是相控整流器,它把交流电源直接转换成可控直流电源;另一类是直流脉宽变换器,它先把交流电整流成不可控的直流电,然后用PWM 方式调节输出直流电压。本章说明了两类直流电源的特性和数学模型。当用可控直流电源和直流电动机组成一个直流调速系统时,它们所表现车来的性能指标和人们

自动控制原理论文

自动控制 摘要:综述了自动控制理论的发展情况,指出自动控制理论所经历的三个发展阶段,即经典控制理论、现代控制理论和智能控制理论。最后指出,各种控制理论的复合能够取长补短,是控制理论的发展方向。 自动控制理论是自动控制科学的核心。自动控制理论自创立至今已经过了三代的发展:第一代为20世纪初开始形成并于50年代趋于成熟的经典反馈控制理论;第二代为50、60年代在线性代数的数学基础上发展起来的现代控制理论;第三代为60年代中期即已萌芽,在发展过程中综合了人工智能、自动控制、运筹学、信息论等多学科的最新成果并在此基础上形成的智能控制理论。经典控制理论(本质上是频域方法)和现代控制理论(本质上是时域方法)都是建立在控制对象精确模型上的控制理论,而实际上的工业生产系统中的控制对象和过程大多具有非线性、时变性、变结构、不确定性、多层次、多因素等特点,难以建立精确的数学模型。因此,自动控制专家和学者希望能从要解决问题领域的知识出发,利用熟练操作者的丰富经验、思维和判断能力,来实现对上述复杂系统的控制,这就是基于知识的不依赖于精确的数学模型的智能控制。本文将对经典控制理论、现代控制理论和智能控制理论的发展情况及基本内容进行介绍。 1自动控制理论发展概述 自动控制是指使用自动化仪器仪表或自动控制装置代替人 自动地对仪器设备或工业生产过程进行控制,使之达到预期的状态或性能指标。对传统的工业生产过程采用自动控制技术,可以有效提高产品的质量和企业的经济效益。对一些恶劣环境下的控制操作,自动控制显得尤其重要。 自动控制理论是和人类社会发展密切联系的一门学科,是自动控制科学的核心。自从19世纪M ax we ll对具有调速器的蒸汽发动机系统进行线性常微分方程描述及稳定性分析以来,经过20世纪初Ny qu i s t,B od e,Ha rr is,Ev ans,W ie nn er,Ni cho l s等人的杰出贡献,终于形成了经典反馈控制理论基础,并于50年代趋于成熟。经典控制理论的特点是以传递函数为数学工具,采用频域方法,主要研究“单输入—单输出”线性定常控制系统的分析和设计,但它存在着一定的局限性,即对“多输入—多输出”系统不宜用经典控制理论解决,特别是对非线性、时变系统更

自动控制原理实验报告

实验报告 课程名称:自动控制原理 实验项目:典型环节的时域相应 实验地点:自动控制实验室 实验日期:2017 年 3 月22 日 指导教师:乔学工 实验一典型环节的时域特性 一、实验目的 1.熟悉并掌握TDN-ACC+设备的使用方法及各典型环节模拟电路的构成方法。

2.熟悉各种典型环节的理想阶跃相应曲线和实际阶跃响应曲线。对比差异,分析原因。 3.了解参数变化对典型环节动态特性的影响。 二、实验设备 PC 机一台,TD-ACC+(或TD-ACS)实验系统一套。 三、实验原理及内容 下面列出各典型环节的方框图、传递函数、模拟电路图、阶跃响应,实验前应熟悉了解。 1.比例环节 (P) (1)方框图 (2)传递函数: K S Ui S Uo =) () ( (3)阶跃响应:) 0()(≥=t K t U O 其中 01/R R K = (4)模拟电路图: (5) 理想与实际阶跃响应对照曲线: ① 取R0 = 200K ;R1 = 100K 。 ② 取R0 = 200K ;R1 = 200K 。

2.积分环节 (I) (1)方框图 (2)传递函数: TS S Ui S Uo 1 )()(= (3)阶跃响应: ) 0(1)(≥= t t T t Uo 其中 C R T 0= (4)模拟电路图 (5) 理想与实际阶跃响应曲线对照: ① 取R0 = 200K ;C = 1uF 。 ② 取R0 = 200K ;C = 2uF 。

1 Uo 0t Ui(t) Uo(t) 理想阶跃响应曲线 0.4s 1 Uo 0t Ui(t) Uo(t) 实测阶跃响应曲线 0.4s 10V 无穷 3.比例积分环节 (PI) (1)方框图: (2)传递函数: (3)阶跃响应: (4)模拟电路图: (5)理想与实际阶跃响应曲线对照: ①取 R0 = R1 = 200K;C = 1uF。 理想阶跃响应曲线实测阶跃响应曲线 ②取 R0=R1=200K;C=2uF。 K 1 + U i(S)+ U o(S) + Uo 10V U o(t) 2 U i(t ) 0 0 .2s t Uo 无穷 U o(t) 2 U i(t ) 0 0 .2s t

过程控制系统 复习总结

过程控制系统知识点总结 ) 一、概论 1、过程控制概念:五大参数。 过程控制的定义:工业中的过程控制就是指以温度、压力、流量、液位与成分等工艺参数作为被控变量的自动控制。 2、简单控制系统框图。 控制仪表的定义:接收检测仪表的测量信号,控制生产过程正常进行的仪表。主要包括:控制器、变送器、运算器、执行器等,以及新型控制仪表及装置。 控制仪表的作用:对检测仪表的信号进行运算、处理,发出控制信号,对生产过程进行控制。 3、能将控制流程图(工程图、工程设计图册)转化成控制系统框图。 4、DDZ -Ⅲ型仪表的电压信号制,电流信号制。QDZ-Ⅲ型仪表的信号制。它们之间联用要采用电气转换器。 5、电信号的传输方式,各自特点。 电压传输特点: 1)、 某台仪表故障时基本不影响其它仪表; 2)、 有公共接地点; 3)、 传输过程有电压损耗,故电压信号不适宜远传。 电流信号的特点: 1)、某台仪表出故障时,影响其她仪表; 2)、无公共地点。若要实现仪表各自的接地点,则应在仪表输入、输出端采取直流隔离措施。 6、变送器有四线制与二线制之分。区别。 1、四线制:电源与信号分别传送,对电流信号的零点及元件的功耗无严格要求。 2、两线制:节省电缆及安装费用,有利于防爆。活零点,两条线既就是信号线又就是电源线。 7、本安防爆系统的2个条件。 第一个字母:参数类型 T ——温度(Temperature) P ——压力(Pressure) L ——物位(Level) F ——流量(Flow) W ——重量(Weight) 第二个字母:功能符号 T ——变送器(transmitter) C ——控制器(Controller) I ——指示器(Indicator) R ——记录仪(Recorder) A ——报警器 (Alarm) 加热炉

课程综述定稿资料

天津广播电视大学11(秋)行政管理专业(专科)科毕业论文 人力资源管理课程综述》《 姓名:张恒 学号: 1112001453824 分校:西青电大 专业:行政管理 指导老师:邵忠望 时间: 2013.09

目录 (3内容摘要……………………………………………………………)) (3关键字………………………………………………………………4)…………………………………………………………………引言(《人力资源管理》课程知识综述正文4-6)一、《人力资源 管理》的主要内容....................................(二、激励原理在企业管理中的应用 (6) (一)激励原理的基本概述.................................................(6-7)(二)原理在实际工作中的具体应用.................................(7-8)(三)案例分析....................................................................(9-11)三、学习后的心得与体会 (11) 参考文献 (12)

内容摘要 人力资源是一个企业获取竞争优势的重要途径,是实现企业目标的最重要的保证。现代人力资源管理的思想已被越来越多的企业、事业单位接受,并开始向外延伸。人力资源已逐渐超越物质资源成为组织的核心资源。人力资源管理对于组织和个人的发展具有重要的作用。企业环境和人员是一直在变化的,如何进行动态的人力资源规划,是各企业亟待解决的问题。本文主要概括人力资源的核心知识点,就激励原理在实际工作中的应用进行了说明和分析,最后写出了自己的学习体会。 关键字:企业管理、激励理论、激励的方法、作用分析。

运动控制系统实验报告

运动控制系统实验报告 专业班级 学号 姓名 学院名称 运动控制仿真实验报告 一、实验内容与要求 1.单闭环转速负反馈 2.转速电流双闭环负反馈

3.晶闸管相控整流双闭环直流调速系统仿真模型搭建 具体要求:针对1 2 (1)仿真各环节参数 (2)仿真模型的建立 (3)仿真结果,分为空载还是负载,有无扰动 (4)仿真结果分析 二、Simulink 环境下的仿真 1.单闭环转速负反馈 1.1转速负反馈闭环调速系统仿真各环节参数 直流电动机:额定电压N U =220V ,额定电流dN I =55A ,额定N n =1000r/min ,电动机电动 势系数e C =0.192V ·min/r 。 假定晶闸管整流装置输出电流可逆,装置的放大系数s K =44,滞后时间常数 s T =0.00167s 。 电枢回路总电阻R=1.0Ω,电枢回路电磁时间常l T =0.00167s ,电力拖动统机电时间 常数m T =0.075s 。 转速反馈系数α=0.01V ·min/r 。 对应额定转速是的给定电压 n U =10V 。

1.2仿真模型的建立 图1-1单闭环转速负反馈直流调速系统的仿真模型 PI 调节器的值定为 =0.56, = 11.43。 图1-2单闭环转速负反馈直流调速系统加入扰动负载时的仿真模型 1.3仿真结果 p K 1

图1-3空载启动不加扰动转速和电流波形 图1-4空载启动加负载扰动转速和电流波形 1.4仿真结果分析 (1)空载启动无扰动:由空载启动不加扰动转速和电流波形可知,当 =0.56, = 11.43。系统转速有较大的超调量,但快速性较好的。空载启动电流的最大值有230A 左右,而额定电流 dN I =55A ,远远超过了电动机承受的最大电流。 (1)空载启动加负载扰动:由空载启动加负载扰动转速和电流波形可知,在空载启动1S 后加负载扰动,在1S 到1.5S 时间段,转速和电流有明显的下降,但系统马上进行了调节。 p K 1

自动控制原理MATLAB仿真实验报告

实验一 MATLAB 及仿真实验(控制系统的时域分析) 一、实验目的 学习利用MATLAB 进行控制系统时域分析,包括典型响应、判断系统稳定性和分析系统的动态特性; 二、预习要点 1、 系统的典型响应有哪些? 2、 如何判断系统稳定性? 3、 系统的动态性能指标有哪些? 三、实验方法 (一) 四种典型响应 1、 阶跃响应: 阶跃响应常用格式: 1、)(sys step ;其中sys 可以为连续系统,也可为离散系统。 2、),(Tn sys step ;表示时间范围0---Tn 。 3、),(T sys step ;表示时间范围向量T 指定。 4、),(T sys step Y =;可详细了解某段时间的输入、输出情况。 2、 脉冲响应: 脉冲函数在数学上的精确定义:0 ,0)(1)(0 ?==?∞ t x f dx x f 其拉氏变换为:) ()()()(1)(s G s f s G s Y s f === 所以脉冲响应即为传函的反拉氏变换。 脉冲响应函数常用格式: ① )(sys impulse ; ② ); ,();,(T sys impulse Tn sys impulse ③ ),(T sys impulse Y = (二) 分析系统稳定性 有以下三种方法: 1、 利用pzmap 绘制连续系统的零极点图; 2、 利用tf2zp 求出系统零极点; 3、 利用roots 求分母多项式的根来确定系统的极点 (三) 系统的动态特性分析 Matlab 提供了求取连续系统的单位阶跃响应函数step 、单位脉冲响应函数impulse 、零输入响应函数initial 以及任意输入下的仿真函数lsim.

DCS集散控制系统课程总结

集散控制系统课程总结 本文将从课程学习框架(附件)、各章节内容、学习心得体会三个方面阐述自己对集散控制系统这门学科的了解,并作出以下总结:(其中学习框架参考书中目录及其自己所看章节而定位;各章节内容由看书过程中认为的重要及疑难问题内容设置而成) 一、DCS概述与PLC的关系 1.1 DCS的概述 1、计算机如何进行处理信息? 控制计算机处理的信息只能是数字量,在实际生产过程中,被控量(如温度、压力、流量等)都是模拟量,执行机构接受的大多数是模拟量。所以,系统需有将模拟信号转换为数字信号的模/数(A/D)转换器和将数字信号转换为模拟信号的数/模(A/D)转换器。 2、计算机控制系统的组成? 主机、输入/输出设备、通信设备、现场设备、操作台、系统软件、应用软件 3、计算机控制系统的分类有哪些? 数据采集系统(DAS)、直接数字控制系统(DDC)、计算机监督控制系统(SCC)、分散控制系统(DCS)、现场总线控制系统(FCS)、综合自动化系统(CIPS) 4、DCS的概念? 集散型控制系统(Total Distributed Control Systems以下称作DCS) 也称为分散控制系统(Distributed Computer Control Systems),它是一个由过程控制级和过程监控级组成的以通信网络为纽带的多级计算机系统,分析了计算机、通讯(Communication)、显示(CRT)和控制(Control)等4C技术,其基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活、组态方便。它是以微处理器为核心,采用数据通讯技术和图形显示技术的新型计算机控制系统。该系统能够完成直接数字控制、顺序控制、批量控制、数据采集与处理、多变量解耦控制以及最优控制等功能,在先进的集散型控制系统中,还包含有生产的指挥、调度和管理功能。 5、DCS集散控制系统的特点? 1).采用分散技术、集中操作、分级管理、分而自治和综合协调发展的设计原则,大大提 高系统的可靠性。 2).采用4C技术,即Control控制技术;Computer计算机技术;Communication 通信技术; Cathode Ray Tube CRT显示技术。

先进过程控制及其应用期末课程总结论文

先进控制技术及其应用 随着工业生产过程控制系统日趋复杂化和大型化,以及对生产过程的产品质量、生产效率、安全性等的控制要求越来越严格,常规的PID控制已经很难解决这些具有多变量、强非线性、高耦合性、时变和大时滞等特性的复杂生产过程的控制问题[]。 自上世纪50年代逐渐发展起来的先进控制技术解决了常规PID控制效果不佳或无法控制的复杂工业过程的控制问题。它的设计思想是以多变量预估为核心,采用过程模型预测未来时刻的输出,用实际对象输出与模型预测输出的差值来修正过程模型,从而把若干个控制变量控制在期望的工控点上,使系统达到最佳运行状态。目前先进控制技术不但在理论上不断创新,在实际生产中也取得了令人瞩目的成就。下面就软测量技术、内模控制和预测控制做简要阐述。 1.软测量技术 在生产过程中,为了确保生产装置安全、高效的运行,需要对与系统的稳定及产品质量密切相关的重要过程变量进行实时控制。然而在许多生产过程中,出于技术或经济上的原因,存在着很多无法通过传感器测量的变量,如石油产品中的组分、聚合反应中分子量和熔融指数、化学反应器反应物浓度以及结晶过程中晶体粒直径等。 在实际生产过程中,为了对这类变了进行实施监控,通常运用两种方法: 1).质量指标控制方法:对与质量变量相关的其他可测的变量进行控制,以达到间接控制质量的目的,但是控制精度很难保证。 2).直接测量法:利用在线分析仪表直接测量所需要的参数并对其进行控制。缺点是在线仪表价格昂贵,维护成本高,测量延迟大,从而使得调节品质不理想。 软测量的提出正是为了解决上述矛盾。 软测量技术的理论根源是20世纪70年代Brosilow提出的推断控制,其基本思想是采集过程中比较容易测量的辅助变量(也称二次变量),通过构造推断器来估计并克服扰动和测量噪声对主导过程主导变量的影响。因此,推断估计器的设计是设计整个控制系统的关键。 软测量器的设计主要包括以下几个方面: 1)机理分析和辅助变量的选择。 首先是明确软测量的任务,确定主导变量。在此基础上深入了解和熟悉软测量对象及有关装置的工艺流程,通过分析确定辅助变量。 2)数据采集和预处理 采集被估计变量和原始辅助变量的历史数据包含了工业对象的大量相关信息,因此数据采集越多越好。但是为了保证软测量精度和数据的正确性以及可靠性,采集的数据必须进行处理,包括显著误差检测和数据协调,及时剔除无效的数据。 3)软测量建模 软测量模型是建立是软测量技术的核心。软测量建模的方法多种多样,一般可分为:机理建模、回归分析、状态估计、模式识别、人工神经网络、模糊数学和现代非线性系统信息处理技术等。 此外还有混合模型,如图1所示的软测量模型就是结合了BP网络、RBF网络和部分最小二乘法建立的混合模型[5]。 4)软测量模型的在线校正 图1 软测量模型

运动控制系统课程仿真课程设计报告书

目录 一、课程设计系统概述 (1) 1.1课程设计项目参数 (1) 1.2课程设计要求: (1) 1.3课程设计设计任务 (2) 1.4.稳态分析及参数设计计算 (2) 1.4.1静态参数计算 (2) 1.4.2.动态参数计算 (3) 1.4.3稳定性分析 (4) 1.4.4系统校正 (4) 1.4.5.控制结构图 (5) 二、MATLAB仿真设计 (6) 三、总结 (10) 四、参考文献 (10)

一、课程设计系统概述 1.1课程设计项目参数 1)电动机:额定数据为PN=10kW,UN=220v,IN=52A,nN=1460r/min,电枢电阻RS=0.5Ω,飞轮力矩GD2=10N.m2。 2)晶闸管装置:三相桥式可控整流电路,整流变压器Y/Y联结,二次线电压U2l=230v,触发整流环节的放大系数Ks=40。 3)V-M系统主电路总电阻R=1Ω。 4)测速发电机:永磁式,ZYS231/110型;额定数据为23.1w,110v,0.18A,1800r/min。 5)系统静动态指标:稳态无静差,调速指标D=10,s≤5% 6)电流截止负反馈环节:要求加入合适的电流截止负反馈环节,使电动机的最大电流限制(1.5-2)I N。(选座) 7)给定电压Un*=15V。 1.2课程设计要求: (1)根据题目要求,分析论证确定系统的组成,画出系统组成的原理框图; (2)对转速单闭环直流调速系统进行稳态分析及参数设计计算; (3)绘制系统的动态结构图; (4)动态稳定性判断,校正,选择转速调节器并进行设计; (5)绘制校正后系统的动态结构图; (6)应用MATLAB软件对转速单闭环直流调速系统进行仿真,验证所设计的调节器是否符合设计要求; (7)加入电流截止负反馈环节;(选做) (8)应用MATLAB软件对带电流截至负反馈的转速单闭环直流调速系统进行仿真,完善系统;

自控力调查报告

精心整理关于青少年自控力研究的调查报告 姓名:刘晓霞、黎亚文、张容榕、 杜雅玲、钟彩凤、何林兰 二、文献综述............................. 错误!未指定书签。 (一)青少年自控力相关概念的研究..... 错误!未指定书签。 (二)青少年自控力表现的研究......... 错误!未指定书签。 (三)青少年自控力影响因素的研究..... 错误!未指定书签。 (四)青少年自控力影响的研究......... 错误!未指定书签。

(五)提高青少年自控力对策的研究..... 错误!未指定书签。 三、调查结果分析......................... 错误!未指定书签。 (一)青少年自控力表现............... 错误!未指定书签。 (二)青少年自控力的影响因素......... 错误!未指定书签。 (三)提高青少年自控力对策........... 错误!未指定书签。 意志 自控力,对于人的一生都是非常重要的尤其是青少年。在媒体报纸上,经常可以看到青少年走自杀、青少年变成混混、青少年吸毒等等不良现象,在学校,也可以经常听到“某某同学上课打瞌睡”、“某某同学逃课上网吧”等话语,这说明当代青少年的自控力较弱,没有控制自己、青少年自控力低下现象已经引起家长、学校和社会的广泛关注。 通过对中学生(包括初中、高中生)自控力偏弱的相关表现、影响因素以及相应的对策的调查研究,进一步了解当代青少年(主要是中学生)自控力的现状,并为提升青少年自控力提出可借鉴的策略。 通过对中学生自控力的研究,一方面,可以警醒父母提升对孩子的关注度和责任感,提高家庭

北航自动控制原理实验报告(完整版)

自动控制原理实验报告 一、实验名称:一、二阶系统的电子模拟及时域响应的动态测试 二、实验目的 1、了解一、二阶系统阶跃响应及其性能指标与系统参数之间的关系 2、学习在电子模拟机上建立典型环节系统模型的方法 3、学习阶跃响应的测试方法 三、实验内容 1、建立一阶系统的电子模型,观测并记录在不同时间常数T时的响应曲线,测定过渡过程时间T s 2、建立二阶系统电子模型,观测并记录不同阻尼比的响应曲线,并测定超调量及过渡过程时间T s 四、实验原理及实验数据 一阶系统 系统传递函数: 由电路图可得,取则K=1,T分别取:0.25, 0.5, 1 T 0.25 0.50 1.00 R2 0.25MΩ0.5M Ω1MΩ C 1μ1μ1μ T S 实测0.7930 1.5160 3.1050 T S 理论0.7473 1.4962 2.9927 阶跃响应曲线图1.1 图1.2 图1.3 误差计算与分析 (1)当T=0.25时,误差==6.12%; (2)当T=0.5时,误差==1.32%; (3)当T=1时,误差==3.58% 误差分析:由于T决定响应参数,而,在实验中R、C的取值上可能存在一定误差,另外,导线的连接上也存在一些误差以及干扰,使实验结果与理论值之间存在一定误差。但是本实验误差在较小范围内,响应曲线也反映了预期要求,所以本实验基本得到了预期结果。 实验结果说明 由本实验结果可看出,一阶系统阶跃响应是单调上升的指数曲线,特征有T确定,T越小,过度过程进行得越快,系统的快速性越好。 二阶系统 图1.1 图1.2 图1.3

系统传递函数: 令 二阶系统模拟线路 0.25 0.50 1.00 R4 210.5 C2 111 实测45.8% 16.9% 0.6% 理论44.5% 16.3% 0% T S实测13.9860 5.4895 4.8480 T S理论14.0065 5.3066 4.8243 阶跃响应曲线图2.1 图2.2 图2.3 注:T s理论根据matlab命令[os,ts,tr]=stepspecs(time,output,output(end),5)得出,否则误差较大。 误差计算及分析 1)当ξ=0.25时,超调量的相对误差= 调节时间的相对误差= 2)当ξ=0.5时,超调量的相对误差==3.7% 调节时间的相对误差==3.4% 4)当ξ=1时,超调量的绝对误差= 调节时间的相对误差==3.46% 误差分析:由于本试验中,用的参量比较多,有R1,R2,R3,R4;C1,C2;在它们的取值的实际调节中不免出现一些误差,误差再累加,导致最终结果出现了比较大的误差,另外,此实验用的导线要多一点,干扰和导线的传到误差也给实验结果造成了一定误差。但是在观察响应曲线方面,这些误差并不影响,这些曲线仍旧体现了它们本身应具有的特点,通过比较它们完全能够了解阶跃响应及其性能指标与系统参数之间的关系,不影响预期的效果。 实验结果说明 由本实验可以看出,当ωn一定时,超调量随着ξ的增加而减小,直到ξ达到某个值时没有了超调;而调节时间随ξ的增大,先减小,直到ξ达到某个值后又增大了。 经理论计算可知,当ξ=0.707时,调节时间最短,而此时的超调量也小于5%,此时的ξ为最佳阻尼比。此实验的ξ分布在0.707两侧,体现了超调量和调节时间随ξ的变化而变化的过程,达到了预期的效果。 图2.2 图2.1 图2.3

管理学基础的课程综述

《管理学基础》课程综述 《管理学基础》是一个管理者有效达到组织目标的知道工具书籍。通过两年的学习,我基本了解到了有组织、有意识地进行协调工作的重要性,并在生活实践中充分得到体会和贯通。选择学习《管理学基础》对我的人生大有裨益。 (一)《管理学基础》的主要内容 管理学是一门综合性的交叉科学或边缘科学,它一般有5个主要特点,是一般研究各种管理活动中的普遍规律、基本原则和一般方法的科学。掌握管理学,可以在一定的环境中,通过计划、组织、领导和控制等活动,协调组织各种资源,以期更有效地实现组织目标的过程。它还主要讲述了对管理活动过程进行科学具体的总结。本书主要有十四章内容。 第一章管理与管理学 主要讲述的是管理的概念、性质、科学性、艺术性、以及影响组织管理的外部环境及因素,组织的外部环境特征乃至组织与外部环境有哪些关系。 管理学是研究管理活动及其规律的科学,是管理实践活动的科学总结。首先,自然属性和社会属性是管理的二重性,它是由生产社会化引起的,其职能主要源于管理的性质,如何合理的组织生

产力和维护生产关系,是其职能所在。它是通过管理活动来体现的。社会环境对组织的作用和组织对外部环境的适应性,告诉我们应积极主动的采取措施,适应环境的变化,计划是基本职能,决策则在管理职能中占主导地位,组织是联系各职能的纽带。 第二章管理理论的形成与发展 讲述了管理理论的形成过程是通过实践得来的,科学管理的中心问题是提高生产率,是泰罗创建此理论的基本出发点。法约尔著有《工业管理和一般管理》,被誉为“经营管理理论之父”,以及霍桑试验,行为科学理论的三个层次:个体、团体和组织行为,管理过程学派是把管理学说与职能人联系起来。当今,现代管理学的应用使管理学有了新的发展与应用,出现了企业精神,制度文化以及物质文化的组织管理。而在众多管理理论的学派中,综合理解,具体利用则是关键。 第三章计划 计划工作有4个基本计划,目的性及有效的达到某种目标;主导性即任何管理活动都是为了支持实现组织的目标;普遍性即计划工作在各级管理人员中普遍存在;效率性即扣除制定费用和执行费用及其他因素后所余的总额。 无论是哪种计划,在这一管理的基本职能中,组织者在任何时候都要有计划有组织地进行管理,以确保组织目标的顺利完成。

【VIP专享】运动控制系统课程设计报告

《运动控制系统》课程设计报告 时间 2014.10 _ 学院自动化 _ 专业班级自1103 _ 姓名曹俊博 __ 学号 41151093 指导教师潘月斗 ___ 成绩 _______

摘 要 本课程设计从直流电动机原理入手,建立V-M双闭环直流调速系统,设计双闭环直流调速系统的ACR和ASR结构,其中主回路采用晶闸管三相桥式全控整流电路供电,触发器采用KJ004触发电路,系统无静差;符合电流超调量σi≤5%;空载启动到额定转速超调量σn≤10%。并详细分析系统各部分原理及其静态和动态性能,且利用Simulink对系统进行各种参数给定下的仿真。 关键词:双闭环;直流调速;无静差;仿真 Abstract This course is designed from DC motor, establish the principles of V-M double closed loop DC speed control system design, the double closed loop dc speed control system and the structure, including ACR ASR the main loop thyristor three-phase bridge type all control the power supply and trigger the rectifier circuit KJ004 trigger circuit, the system without the static poor; Accord with current overshoots sigma I 5% or less; No-load start to the rated speed overshoot sigma n 10% or less. And detailed analysis of the system principle and the static and dynamic performance, and the system of simulink to various parameters set simulation. Key Words:double closed loop;DC speed control system;without the static poor;simulation

过程控制系统考试知识点复习和总结终极版

过程控制系统考试知识点复习和总结 终极版 第五章复杂控制系统(串级、比值、均匀、分程、选择、前馈、双重控制)

串级控制系统 定义:采用不止一个控制器,而且控制器间相串接,一个控制器的输出作为另一个控制器的设定值的系统。 调节过程: 当燃料气压力或流量波动时,加热炉出口温度还没有变化,因此,主控制器输出不变,燃料气流量控制器因扰动的影响,使燃料气流量测量值变化,按定值控制系统的调节过程,副控制器改变控制阀开度,使燃料气流量稳定。与此同时,燃料气流量的变化也影响加热炉出口温度,使主控制器输出,即副控制器的设定变化,副控制器的设定和测量的同时变化,进一步加速了控制系统克服扰动的调节过程,使主被控变量回复到设定值。 当加热炉出口温度和燃料气流量同时变化时,主控制器经过主环及时调节副控制器的设定,使燃料气流量变化保持炉温恒定,而副控制器一方面接受主控制器的输出信号,同时,根据燃料气流量测量值的变化进行调节,使燃料气流量跟踪设定值变

化,使燃料气流量能根据加热炉出口温度及时调整,最终使加热炉出口温度迅速回复到设定值。 特点: 能迅速克服进入副回路扰动的影响 串级控制系统由于副回路的存在,改进了对象特性,提高了工作频率 串级控制系统的自适应能力 设计: ⑴主、副回路 副回路应尽量包含生产过程中主要的、变化剧烈、频繁和幅度大的扰动,并力求包含尽可能多的扰动。设计副回路应注意工艺上的合理性;应考虑经济性;注意主、副对象时间常数的匹配 ⑵串级控制系统中主、副控制器控制规律 主控制器起定值控制作用,副控制器对主控制器输出起随动控制作用,而对扰动作用起定值控制作用。主被控变量要求无余差,副被控变量却允许在一定范围内变动。主控制器可采用比例、积分两作用或比例、积分、微分三作用控制规律,副控制器单比例作用或比例积分作用控制规律。 ⑶主、副控制器正、反作用的选择

过程控制综述报告

过程控制系统及工程综述报告 摘要:本文主要介绍了过程控制的发展史,回顾了计算机过程控制的发展状况以及未来的发展趋势,并且对过程控制和现代控制理论做了详细的论述 关键词: 过程控制、控制理论、控制工程、鲁棒控制等 1.过程控制的发展史 1.1 前沿 过程控制是工业自动化的重要分支。几十年来,工业过程控制取得了惊人的发展,无论是在大规模的结构复杂的工业生产过程中,还是在传统工业过程改造中,过程控制技术对于提高产品质量以及节省能源等均起着十分重要的作用。 1.2 发展过程 在现代工业控制中, 过程控制技术是一历史较为久远的分支。在本世纪30 年代就已有应用。过程控制技术发展至今天, 在控制方式上经历了从人工控制到自动控制两个发展时期。在自动控制时期内,过程控制系统又经历了三个发展阶段, 它们是:分散控制阶段, 集中控制阶段和集散控制阶段。 从过程控制采用的理论与技术手段来看,可以粗略地把它划为三个阶段:开始到70 年代为第一阶段,70 年代至90 年代初为第二阶段,90 年代初为第三阶段开始。其中70 年代既是古典控制应用发展的鼎盛时期,又是现代控制应用发展的初期,90 年代初既是现代控制应用发展的繁荣时期,又是高级控制发展的初期。第一阶段是初级阶段,包括人工控制,以古典控制理论为主要基础,采用常规气动、液动和电动仪表,对生产过程中的温度、流量、压力和液位进行控制,在诸多控制系统中,以单回路结构、PID 策略为主,同时针对不同的对象与要求,创造了一些专门的控制系统,如:使物料按比例配制的比值控制,克服大滞后的Smith 预估器,克服干扰的前馈控制和串级控制等等,这阶段的主要任务是稳定系统,实现定值控制。这与当时生产水平是相适应的。 第二阶段是发展阶段,以现代控制理论为主要基础,以微型计算机和高档仪表为工具,对较复杂的工业过程进行控制。这阶段的建模理论、在线辨识和实时控制已突破前期的形式,继而涌现了大量的先进控制系统和高级控制策略,如克服对象特性时变和环境干扰等不确定影响的自适应控制,消除因模型失配而产生不良影响的预测控制等。这阶段的主要任务是克服干扰和模型变化,满足复杂的工艺要求,提高控制质量。1975 年,世界上第一台分散控制系统在美国Honeywell 公司问世,从而揭开了过程控制崭新的一页。分散控制系统也叫集散控制系统,它综合了计算机技术、控制技术、通信技术和显示技术,采用多层分级的结构形式,按总体分散、管理集中的原则,完成对工业过程的操作、监视、控制。由于采用了分散的结构和冗余等技术,使系统的可靠性极高,再加上硬件方面的开放式框架和软件方面的模块化形式,使得它组态、扩展极为方便,还有众多的控制算法(几十至上百种) 、较好的人—机界面和故障检测报告功能。经过20 多年的发展,它已日臻完善,在众多的控制系统中,显示出出类拔萃的风范,因此,可以毫不夸张地说,分散控制系统是过程控制发展史上的一个里程碑。第三阶段是高级阶段,目前正在来到。 1.3 过程控制策略与算法进度 几十年来,过程控制策略与算法出现了三种类型:简单控制、复杂控制与先进控制。 通常将单回路PID控制称为简单控制。它一直是过程控制的主要手段。PID控制以经典控制理论为基础,主要用频域方法对控制系统进行分析与综合。目前,PID控制仍然得到

《管理学基础》课程综述.

《管理学基础》综述 学校:安徽广播电视大学 姓名:刘华 学号:0934001450901 班级:09秋行政管理(专)指导教师:张阳

目录 内容摘要 一、《管理学基础》课程主要内容……………………………… 4―5 二、原理联系实际…………………………………………………… 5―6 三、学习体会……………………………………………………. 6―7 四、参考文献 (7)

内容摘要 《管理学基础》是研究管理过程中基本规律与特点的一门科学。在管理实践中,它从管理工作的实际需要出发,紧密联系国内外管理工作实际,运用现代管理科学的理论、原理、方法和技术,注意总结管理工作的经验与教训,阐明管理工作中带有普遍性、规律性的问题。为此,注意培养学员辩证的管理科学思维方法,提高他们的分析问题和解决问题的综合应用能力。本文第一部分是《管理学基础》的主要内容。第二部分是理论联系实际,战略远景描述的是组织希望在多年以后要达到的一种状态,而一项有效的战略还必须设定一套中短期的目标和目的,作为组织实现其战略远景道路上的里程碑。第三部分是学习体会。

《管理学基础》课程综述 一、《管理学基础》课程主要内容 第一章、管理与管理学,讲述了管理的概念及性质和管理的职能及作用,还对管理学的研究对象及方法做出了描述。管理学是研究管理活动过程及其规律的科学,是管理实践活动的科学总结。管理职能即管理的职责和权限。 第二章、管理理论的形成和发展,讲述了理论的形成和发展史,管理实践活动的经验概括和理论总结。 第三章、计划工作,主要叙述了计划的含义、特征、种类以及编制方法,编制方法有很多,如滚动计划法,网络计划计数法,线性规划法,作为一个管理者,应对每一个计划方法都有所了解,并不一定非常精通。 第四章、目标管理,降水量目标的确立和目标管理的生产,发展和应用。目标是企业开展经营活动的出点,是企业计划的重要内容。企业目标是由各层次目标组成的体系。它用系统的方法将许多关键活动联系起来,高效率的实现个人目标和企业目标。 第五章、战略管理,主要讲述了战略的含义和特征以及构成要素等计划使企业明确了发展的方向和目标,是企业行动的指南。预测就是对尚未发生、目前还不明确的事物进行预先估计并推测是事物未来的发展趋势。涉及的范围非常广泛,影响了企业发展的任何因素都成为预测对象。 第六章、决策,主要讲述了决策的含义方法和特征,决策具有以下特征:超前性、目标性、选择性、可行性、过程性和科学性。方法有战略、战术和业务决策,决策是计划的核心,无论是确定目标还是制定计划,管理都需要做出决策,事实上,决策贯穿于整个管理过程的始终。 第七章、组织结构设计,主要讲述了组织的概述,组织的作用和原则。组织是一切管理活动赖以存在的物质载体,无论是作为静态的组织者,还是作为动态的组织职能,组织在管理活动中都起着重要的作用。组织结构的设计和形式,描述了管理幅度与管理层次的内容以及集权与分权的内容。因此,建立合理高效的组织结构是十分必要的。 第八章、人员配备、主要是对管理人员的选聘、考核和培训为实现组织目标,建立合理的部门结构,明确各部门的权利和任务,这仅仅实现了硬件上的搭配,还需要为各部门配备适当的人员,通过人去完成组织结构中的各项任务,才能最终保证组织目标的实现。人员配备的任务就是物色合适的人选,促进组织结构有效发挥,充分开发组织人力资源。

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