计算机控制技术录播

1、计算机控制应用举例计算机控制应用举例 下图为氧化炉对象，工艺要求氧化炉内的反应温度恒定，一般通过氧下图为氧化炉对象，工艺要求氧化炉内的反应温度恒定，一般通过氧 化炉的氨气和氧气比恒定来实现，但氨管压力波动会影响氨气流量变化炉的氨气和氧气比恒定来实现，但氨管压力波动会影响氨气流量变 化，空气含氧量会随环境发生变化。化，空气含氧量会随环境发生变化。 1、确定被控对象，输出量和控制参数、确定被控对象，输出量和控制参数 2、给出对象模型的建立方法、给出对象模型的建立方法 3、如对象具有一阶惯性和纯滞后，给出合适的控制方案、如对象具有一阶惯性和纯滞后，给出合适的控制方案 4、给出、给出MATLAB下下

2、的最少拍和的最少拍和PID控制的对比效果控制的对比效果 计算机控制的工业应用计算机控制的工业应用-例例1 1、确定被控对象，被控参数和控制参数、确定被控对象，被控参数和控制参数 2、给出对象模型的建立方法、给出对象模型的建立方法 被控对象：氧化炉；被控参数：氧化炉的温度；被控对象：氧化炉；被控参数：氧化炉的温度； 控制参数：氨调节阀的开度控制参数：氨调节阀的开度 3、如对象具有一阶惯性和纯滞后，给出合适的控制方案、如对象具有一阶惯性和纯滞后，给出合适的控制方案 有有3种建模方法：种建模方法： 1）基于机理的建模）基于机理的建模 2）基于数据的建模）基于数据的建模 3）半机理半数据的建模）半机理

3、半数据的建模 1）PID控制方法；控制方法； 2）Smith预估控制方法；预估控制方法； 3）大林算法控制方法）大林算法控制方法 4) 最少拍控制方法；最少拍控制方法； 5）前馈反馈控制方法）前馈反馈控制方法 4 4、给出、给出MATLABMATLAB下下 的最少拍和的最少拍和PIDPID控制的对比效果控制的对比效果 s e S SG 100 170 1 )( s e S SG 100 175 1 )( 1 1）PIDPID控制器控制器 s e S SG 100 170 1 )( s e S SG 100 175 1 )( 2 2）最少拍控制器）最少拍控制器 结论：结论： ：由仿真结果可以看出

4、，对于具有一阶惯性加纯滞后性质的对象，采用：由仿真结果可以看出，对于具有一阶惯性加纯滞后性质的对象，采用 PID控制会有一定的超调量，而采用最小拍控制没有超调量，经过一拍后控制会有一定的超调量，而采用最小拍控制没有超调量，经过一拍后 输出就会达到稳定。输出就会达到稳定。 ：对于最小拍控制系统，当改变控制对象的模型参数时，其控制效果则：对于最小拍控制系统，当改变控制对象的模型参数时，其控制效果则 变差，可见，最小拍控制器依赖于对象的数学模型；变差，可见，最小拍控制器依赖于对象的数学模型； ：可以采用惯性因子法来提高对输入信号和对象参数变化的适应性。它：可以采用惯性因子法来提高对输入信号和对象参数

5、变化的适应性。它 以损失控制的有限拍无差性质为代价，从而使系统对多种类型的输入有较以损失控制的有限拍无差性质为代价，从而使系统对多种类型的输入有较 满意的响应。满意的响应。 计算机控制的工业应用计算机控制的工业应用-例例2 1 1）温度控制对象建模方法）温度控制对象建模方法 2 2）解决纯滞后对不稳定的影响）解决纯滞后对不稳定的影响 SmithSmith预估控制思想预估控制思想 数字化数字化SmithSmith预估控制器的实现预估控制器的实现 s p p s esG sT Ke sG )( 1 )( 1 )( sT K sG p p 1 )1 ( )( sT eK sD p s 设被控对象的传

6、递函数为 式中 Smith补偿器为： 离散化处理为： 1 1 1 1 1 )1 ( 1 )1 ()1 ( )( za zb z sT eK s e ZzD N p sTs 式中， ， ， （取整数）。 p TT ea 1 )1 ( 1 p TT eKb T N 仿真仿真 计算机计算机SmithSmith预估控制器仿真预估控制器仿真 仿真结果仿真结果 L=8，对象参数不失配，对象参数不失配L=8，对象参数失配，对象参数失配 试用试用16位的位的CPU、多路开关、采样保持器、多路开关、采样保持器、 AD574、DA1210等硬件设计一锅炉系统的介质等硬件设计一锅炉系统的介质 温度、液位的调节系统。

7、要求：温度、液位的调节系统。要求： 1）选择硬件；）选择硬件； 2）画出整个硬件系统的框图；）画出整个硬件系统的框图； 3) 画出软件实现的框图画出软件实现的框图 硬件通道设计硬件通道设计-例例3 1）选择硬件；）选择硬件； 16位单片机、位单片机、CD4052多路开关、多路开关、LF398、 AD574、DA1210、 温度传感器、压力传感器、温度调节阀、液位调节阀温度传感器、压力传感器、温度调节阀、液位调节阀 设计方案设计方案 温度温度 调节阀调节阀 液位液位 调节阀调节阀 D/A1210 总总 线线 D/A1210 V/I V/I 锁存器锁存器1 锁存器锁存器2 信号调理信号调理 锅锅 炉炉 系系 统统 传感器传感器 CD 4052 多多 路路 开开 关关 LF398 电桥电桥