化工厂烟气处理控制系统的设计

1、本科生课程设计（论文）课程设计（论文）任务及评语课程设计（论文）任务及评语院（系）： 教研室： 学 号学生姓名专业班级设计题目化工厂烟气处理控制系统的设计 课程设计（论文）任务课题完成的设计任务及功能、要求、技术参数课题完成的设计任务及功能、要求、技术参数在环境保护工程中，为了消除烟道气中 SO2等有害气体对大气的污染，其方法之一是将烟气送入高速旋转的吸收塔中并用雾状石灰水即 Ca(OH)2与 SO2产生化学反应，生成 CaSO4沉淀，以消除 SO2，以保护环境卫生。为提高吸收 SO2的效率，在烟气进入吸收塔之前，必须使其温度控制在 150。当烟气温度过低时，则用蒸气对其进行加热；当烟气温度过

2、高时，可用冷空气对其进行调节，以满足生产工艺要求。试设计工业烟气处理控制系统。设计任务及要求设计任务及要求1、确定控制方案并绘制原理结构图、方框图；2、选择传感器、变送器、控制器、执行器，给出具体型号和参数；3、确定控制器的控制规律以及控制器正反作用方式；4、若设计由计算机实现的数字控制系统应给出系统硬件电气连接图及程序流程图；5、按规定的书写格式，撰写、打印设计说明书一份；设计说明书应在 4000 字以上。技术参数技术参数测量范围：0-200；控制温度：1502；最大偏差：8；进度计划1、布置任务，查阅资料，理解掌握系统的控制要求。 （2 天 ）2、确定系统的控制方案，绘制原理结构图、方框图

3、。 （1 天 ）3、选择传感器、变送器、控制器、执行器，给出具体型号和参数。 （2 天 ）4、确定控制器的控制规律以及控制器正反作用方式。 （ 1 天）5、上机实现系统的模拟运行、答辩。 （3 天 ）6、撰写、打印设计说明书（1天 ） 指导教师评语及成绩平时： 论文质量： 答辩： 总成绩： 指导教师签字： 年 月 日本科生课程设计（论文）I注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算本科生课程设计（论文）II摘 要经济发展使得人们的生活水平不断提高，但也使人们周围环境不断恶化。我国每年因酸雨和二氧化硫污染造成的直接和间接的损失高达上亿元人民币。消减二氧化硫的排放量，控制大气二

4、氧化硫污染，保护大气环境质量，是我国目前及未来相当长时间内环境保护的重要问题。本文首先简述了烟气脱硫工艺的技术发展状况，对湿式钙镁烟气脱硫工艺进行了相关介绍，并对工艺流程设计进行相关描述。采用分程控制系统，将烟气送入高速旋转的吸收塔中并用雾状石灰水即 Ca(OH)2与 SO2产生化学反应，生成CaSO4沉淀，以消除 SO2，以保护环境卫生。传感器对烟尘的温度进行检测，通过对温度大小的检测进行 PID 控制，使其温度控制在 150，该系统实现烟气脱硫工艺的控制与监视功能，上位机通过组态软件进行烟气脱硫工艺系统的状态控制、工艺以及数据显示。本设计系统性能稳定，安全可靠，提高了脱硫系统的脱硫效率和自

5、动化程度，并具有一定的环保意义、社会意义和经济效益。关键词：湿法钙脱硫；PID 控制；分程控制本科生课程设计（论文）III目 录第 1 章 绪论.1第 2 章 设计系统的方案论证.22.1 烟气脱硫的工艺原理 .22.2 控制系统的选择 .22.3 分程控制系统结构框图 .3第 3 章 仪表选择.53.1 温度传感器选型 .53.2 控制器选型 .63.3 执行器选择 .73.3.1 冷凝水阀的选型 .73.3.2 蒸汽阀的选型 .83.3.3 调节阀的输出信号 .8第 4 章 软件设计.104.1 PID 运算的算法.104.2 PID 参数整定方法.124.3 调节规律对控制品质影响 .1

6、3第 5 章 系统测试与仿真.14第 6 章 课程设计总结.16参考文献.17本科生课程设计（论文）0第 1 章 绪论随着我国工业的迅猛发展，各地由于工业废气引起的污染已不可小视。二氧化硫是我国主要面临的大气污染源，我国火电厂每年向大气排放的二氧化硫高达17001800 万吨，其中 80%是由燃气排放的。我国能源构成以煤炭为主，占了71%。由此可见，我国目前的污染主要是由煤炭燃烧后产生二氧化硫引起的。煤炭的大量燃烧产生了很多有害物质，二氧化硫的大量排放使我国很多地区出现酸雨，植物减产，牲畜死亡，危害人们的身体健康。目前我国是世界三大酸雨区之一，PH 小于 5.6 的区域面积已占全国国土面积的

7、40%,两控区面积占全国面积的11.4%。中国国际环境保护总局污染控制司副司长李新民指出，我国二氧化硫排放量的 90%，氮氧化物排放量的 70%来自燃煤。2005 年中国二氧化硫排放总量高达 2549.3 万吨，比 2000 年增加了 27%，居世界第一。我国政府已将二氧化硫污染的治理提到了议事日程，由建立两控区，实施总量控制、浓度控制，到排放收费，超标罚款，再到实施强制性脱硫，其执法力度越来越大。控制二氧化硫的排放已成为不可忽视、不可回避的问题。因此解决好燃煤排放烟气脱硫问题对于解决大气二氧化硫的污染具有极为重要的意义，烟气脱硫技术必将成为大气环境改善提供强有力的保障。世界燃煤电厂控制二氧化

8、硫排放最有效、应用最广的技术为燃烧后脱硫即烟气脱硫（Flue gas desulfurization，缩写 FGD） 。该法可达到很高的脱硫率，技术化较成熟，是目前世界上已经完成大规模商业化应用的主要脱硫技术之一。烟气脱硫术可分为湿法、半干法和干法三类工艺。湿法脱硫技术以其脱硫效率高运行稳定可靠及没有二次污染独占鳌头。在发达国际，90%以上的烟气脱硫采用湿法脱硫技术，湿法脱硫技术已成为我国燃煤电厂烟气脱硫的首选工艺。湿式的石灰石石膏法烟气脱硫工艺是目前世界上燃煤电厂应用最广泛、技术最成熟的湿法脱硫技术。该技术采用石灰石浆液作洗涤剂，在反应塔中对烟气进行洗涤，从而出去烟气中的二氧化硫。本科生课程

9、设计（论文）1第 2 章 设计系统的方案论证2.1 烟气脱硫的工艺原理石灰石（石灰）-石膏湿法脱硫工艺系统主要有：烟气系统、吸收氧化系统、浆液制备系统、石膏脱水系统、排放系统组成。其基本工艺流程如下： 锅炉烟气经电除尘器除尘后，通过增压风机、GGH(气体-气体换热器)降温后进入吸收塔。在吸收塔内烟气向上流动且被向下流动的循环浆液以逆流方式洗涤。循环浆液则通过喷浆层内设置的喷嘴喷射到吸收塔中，以便脱除SO2、SO3、HCL 和 HF，与此同时在“强制氧化工艺”的处理下反应的副产物被导入的空气氧化为石膏（CaSO42H2O） ，并消耗作为吸收剂的石灰石。循环浆液通过浆液循环泵向上输送到喷淋层中，通

10、过喷嘴进行雾化，可使气体和液体得以充分接触。每个泵通常与其各自的喷淋层相连接，即通常采用单元制。在吸收塔中，石灰石与二氧化硫反应生成石膏，这部分石膏浆液通过石膏浆液泵排出，进入石膏脱水系统。脱水系统主要包括石膏水力旋流器（作为一级脱水设备） 、浆液分配器和真空皮带脱水机。经过净化处理的烟气流经两级除雾器除雾，在此处将清洁烟气中所携带的浆液雾滴去除。同时按特定程序不时地用工艺水对除雾器进行冲洗。进行除雾器冲洗有两个目的，一是防止除雾器堵塞，二是冲洗水同时作为补充水，稳定吸收塔液位。烟气脱硫技术属于燃烧后的脱硫。在吸收塔出口，烟气一般被冷却到4655左右，且为水蒸气所饱和。通过气-气换热器将烟气加

11、热到 80以上，以提高烟气的抬升高度和扩散能力。最后，洁净的烟气通过烟道进入烟囱排向大气。2.2 控制系统的选择基于烟气脱硫的要求，本设计采用以反应器内温度为被控参数，以蒸汽流量和冷凝水流量为控制变量的分程控制系统。在一般的反馈控制系统中，通常是一台调节器只控制一个调节阀。但在某些工业生产中，根据工艺要求，需将调节器的输出信号分段，去控制两个或者两个以上的调节阀，以便使每个调节阀在调节器输出的某段信号范围内作全行程动作，本科生课程设计（论文）2这种控制系统成为分程控制系统。在本次设计中由于发生间歇式化学反应，在反应过程中每次投料完毕后，为使其达到反应温度，需要先对其加热引发化学反应。一旦化学反

12、应开始进行，就会持续产生大量的反应热，如果不及时将热量释放，物料温度会越来越高，以至于有发生爆炸的危险。因此，必须用冷却剂对其冷却，以保证化学反应在规定的温度下进行。为此，设计以反应器内温度为被控参数、以蒸汽流量和冷凝水流量为控制变量的分程控制系统，利用 A、B 两台调节阀分别控制泠凝水流量和蒸汽流量，以满足生产工艺对冷却和加热的不同需求，是系统温度维持在 150左右。为保证安全，蒸汽阀采用气开式，冷凝水阀采用气关式，温度调节器为反作用。当烟气进入反应器后，化学反应开始前，温度测量值小于设定值。调节器输出气压大于 0.06MPa，A（冷凝水）阀关闭，B（蒸汽）阀开启，反应器夹套中流进的蒸汽使反

13、应物料温度上升。待化学反应开始以后，反应物料温度逐渐升高。由于调节器是反作用，随着温度升高，调节器输出下降，B（蒸汽）阀逐渐关小；当反应物料温度达到并高于设定值时，调节器输出气压小于 0.06MPa，B 阀完全关闭，A 阀逐渐打开，反应器夹套中流过的冷凝水将反应热带走，使反应物料温度保持在设定值。 烟气 A 冷凝水 脱硫烟气输出B蒸汽 、 图 2.1 反应器温度分程控制系统2.3 分程控制系统结构框图当烟气进入反应器后 A（冷凝水）阀关闭，B（蒸汽）阀开启，反应器夹套中流进的蒸汽使反应物料温度上升。待化学反应开始以后，反应物料温度逐渐升高，由于调节器是反作用，随着温度升高，调节器输出下降，B（

14、蒸汽）阀逐渐关小。反应器TTTC本科生课程设计（论文）3 图 2.2 分程控制系统结构框图本科生课程设计（论文）4第 3 章 仪表选择3.1 温度传感器选型 温度传感器（temperature transducer）是指能感受温度并转换成可用输出信号的传感器。温度传感器是温度测量仪表的核心部分，品种繁多。按测量方式可分为接触式和非接触式两大类，按照传感器材料及电子元件特性分为热电阻和热电偶两类。 本设计基于要求采用 WZPB 系列 PT100 热电阻作为温度传感器。热电阻的测温原理是基于纯金属导体的电阻值随被测点温度增加而增加的这一特性来测量温度的；在一定的温度范围内纯金属导体的电阻值与被测温

15、度 呈线性的关系，所以通过测量纯金属的电阻值就可测出被测点的温度。 性能特点 热电阻的测温原理是基于纯金属导体的电阻值随被测点温度增加而增加的这一特性来测量温度的；在一定的温度范围内纯金属导体的电阻值与被测温度呈线性的关系，所以通过测量纯金属的电阻值就可测出被测点的温度。目前应用最多的是铂和铜，如Pt100、Cu100、Cu50等。WZPB 系列 PT100 热电阻通常和显示仪表、记录仪表、电子计算机等配套使用，输出 4-20mA，直接测量生产现场存在碳氯化合物等爆炸物的范围内液体、蒸汽的气体 质以及固体表面温度。采用二线制输出 4-20mA，抗干扰能力强； 节省补偿导线及安装温度变送器费用；

16、安全可靠，使用寿命长；冷端温度自动补偿，非线性校正电路。技术参数：测量范围：-200+500输出信号：4-20 mA负载电阻：250传输导线电阻：100 输出方法：二线制 供电电源：24V.DC10% 图 3.1 WZPB 系列热电阻本科生课程设计（论文）53.2 控制器选型控制器也叫调节器，调节器的选型与调节规律的选择对过程控制系统的控制品质有着至关重要的影响，也是过程控制系统设计的核心内容之一。调节器的输出决定于被控参数的测量值与设定值之差，被控参数的测量值与设定值变化，对输出的作用方向是相反的。当设定值不变时，随着测量值的增加，调节器的输出也增加，称为“正作用”方式。反之，如果测量值增加

17、或设定值减小时，调节器输出减小，则称为“反作用”方式。调节器正、反作用方式的选择是在调节阀气开、气关方式确定之后进行的，其确定原则是使整个单回路构成负反馈系统。在本系统中，主对象的放大倍数为符号“正”，所以主控制器应选“负”作用。本设计选用 JCS-33A-R/M 型号 PID 智能温度控制调节器。由于仪表采用高性能芯片，从而保证了仪表基本性能的稳定、可靠，可任选自整定PID、PD、ON/OFF 控制方式，大大的提高了抗超调或欠调，抑制扰动力。针对仪表经常使用在工矿企业中，考虑到电网电压及工作环境的恶劣，在仪表的软、硬件设计上均采取了必要措施，大大提高了仪表的抗干扰性、稳定性，使之对工作环境的

18、要求降低为零，具有更广泛的使用价值。技术参数：工作电压：AC 100-240（V） 温度范围：0-400自由输入：用户通过操作键自由选择 10 种热电偶，2 种热电阻（Pt100、JPt100） 主控输出：可配备双输出功能，继电器、无触点电压、直流电流方式任选。串行通讯：仪表具有 RS-485 通讯接口，支持 Modbus 协议。 图 3.2 JCS 系列 PID 调节器本科生课程设计（论文）63.3 执行器选择 在过程控制系统设计中，确定控制阀的口径尺寸是选择控制阀的重要内容之一，在正常工况下要求调节阀的开度在 15%85%之间。调节阀的流量特性选择也很重要，一般分为两步进行。首先要根据生产

19、过程的工艺参数和对控制系统的工艺要求，确定工作流量特性，然后根据工作流量特性相对于理想流量特性的畸变关系，求出对应的理想流量特性，确定阀门类型。调节阀开关作用方式的选择主要以不同生产工艺条件下，人员安全、生产安全、系统及设备安全的需呀为首要依据。气开式调节阀随着控制信号的增加而开度加大，当无压力控制信号时，阀门处于完全关闭状态；与之相反，气关式调节阀随着信号压力增加，阀门逐渐关小，当无信号时，阀门处于全开状态。为保证安全，蒸汽阀采用气开式，冷凝水阀采用气关式，温度调节器为反作用。3.3.1 冷凝水阀的选型ZJHS 精小型气动薄膜角形单座调节阀采用顶导向结构，配用多弹簧执行机构，具有结构紧凑、重

20、量轻、动作灵敏、阀容量大、流体通道呈流线型、压降损失小、阀容量大、流量特性精确、拆装方便等优点。广泛应用于精确控制气体、液体等介质工艺参数如压力、流量、温度、液位保持在给定值。特别适用于允许泄漏量小阀前事压差不大的高粘度，含有悬浮物和颗粒状物质流体的调节，可避免结焦、堵塞，便于自净与清洗的场合。调节阀有标准型、调节切断型、波纹管密封型、夹套保温型等多种品种。主要规格参数:公称通径 DN(mm):20100公称压力 PN():1.6、4.0、6.4MPa固有流量特性:直线、等百分比压力调节范围():20100、40200、80240 KPa气源压力 Ps():0.140.4MPa流体温度由-20

21、250 图 3.3 ZJHS 气动调节阀本科生课程设计（论文）73.3.2 蒸汽阀的选型ZJHP、ZJHM 精小型气动薄膜单座、套筒调节阀采用顶部导向结构,配用多弹簧执行机构和低流阻调节机构组成。具有结构紧凑、重量轻、动作灵敏、流体通道呈 S 流线型、压降损失小、阀容量大、流量特性精确、拆装方便等优点。广泛应用于精确控制气体、液体等介质的工艺参数对压力、流量、温度、液位保持在给定值。 主要规格参数:公称通径 DN(mm):2040公称压力 PN():1.6、4.0、6.4MPa固有流量特性:直线、等百分比压力调节范围():20100、40200、80240 段幅:2060、60100KPa气源

22、压力 Ps():0.140.4MPa工作温度 t():-20200 常温型、-40450 中温型 图 3.4 ZJHM 精小型气动调节阀3.3.3 调节阀的输出信号阀门开度（%） 100 A 阀 B 阀B 阀 A 阀 0 0.02 0.06 0.10 输出信号（MPa） 图 3.5 调节阀分程关系曲线本科生课程设计（论文）83.5 电/气阀门控制器选型由于启动调节阀能用于易燃易爆现场的优点，还不能被电动调节阀所取代。为了使气动调节阀能够接受电动调节阀的输出信号，必须使用电/气转换器把调节器输出的标准电流信号转换为 20-100kPa 的标准气压信号，因此需要电/气转换器。T-1000 转换器是

23、电气转换装置，它降低供给压力，产生一个与输入电信号成比例的压力输出。供给压力范围 125kPa700kPa。自带体积增大器提供大流量能力(可达 20.4m3/h)。供给压力为 175kPa 时，流量为 7.6m3/h, 供给压力为 700kPa时，流量为 20.0m3/h。此转换器为防爆型，当供给压力为 175kPa 时，流量为3.2m3/h, 供给压力为 700kPa 时，流量为 3.1m3/h。供给压力：供给压力应超过输出压力 21kPa，但最大为 700kPa。供给压力的敏感性：0.15%量程，供给压力每变化 10kPa。排气量：在中间量程时为 0.2 m3/h。 图 3.6 T-100

24、0 电气转换器本科生课程设计（论文）9第 4 章 控制算法4.1 PID 运算的算法PID(比例-积分-微分)调节在工业控制中得到了广泛的应用，对系统的模型要求低，调节方便，适用范围广，PID 调节是比例、积分、微分调节规律的线性组合，PID 调节把比例调节的快速性、积分调节的消除静差的能力、微分调节的预见性结合起来。PID 基本算式有：位置式、增量式、和速度式。 图 4.1 PID 调节系统框图（1）位置式 PID 算法 （4-1） （2）增量式 PID 算式 （4-2）（3）速度式 PID 算式 （4-3）在过程控制中，按偏差的比例（P） 、积分（I）和微分（D）进行控制的 PID控制器（

25、亦称 PID 调节器）是应用最为广泛的一种自动控制器。它具有原理简单，易于实现，适用面广，控制参数相互独立，参数的选定比较简单等优点；而且在)1()()()()(neneTTdneTiTneTKpTnu)1()()()()(neneTTdneTiTneKpnu)1()()()()(0neneTTdieTiTneKpnuni本科生课程设计（论文）10理论上可以证明，对于过程控制的典型对象“一阶滞后+纯滞后”与“二阶滞后+纯滞后”的控制对象，PID 控制器是一种最优控制。PID 调节既能改善系统稳定性，又可以消除静差。对于负荷变化大、容量滞后大、控制品质要求高的控制对象均能适应。其传递函数为： （

26、4-4）其中是比例系数，为积分时间常数，为微分时间常数。由式（4-4）pKiTdT可知，PID 控制器的比例系数增大，则控制器对偏差反应灵敏；积分时间减pKiT小，则对偏差的积累量灵敏；微分时间常数增大，则对偏差的变化灵敏，PIDdT控制各个校正环节的介绍与作用如下：比例（P）控制：比例控制是一种最简单的控制方式。其控制器的输出信号c(t)能够成比例地反应其输入信号 (t)。当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差。比例调节作用：成比例地反映控制系统的偏差信号 e(t)，偏差一旦产生，控制器立即产生控制作用，以减少偏差。比例作用大，可以加快调节，减少误差，但是过大的比例，是系统的稳定性下降，甚至造

27、成系统的不稳定。积分（I）控制：在积分控制中，控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系。对一个自动控制系统，如果在进入稳态后存在稳态误差，则称这个控制系统是有稳态误差或简称有差系统。未来消除稳态误差，在控制器中必须引入“积分项” 。积分项对误差取决于时间的积分，随着时间的增加，积分项会增大。这样，即便是误差很小，积分项也会随着时间增加而加大，它推动控制器的输出增大使稳态误差进一步减小，直到等于零。因此比例积分（PI）控制器可以使系统在进入稳态后无稳态误差。积分调节作用：是使系统消除稳态误差，提高误差度。因为有误差，积分调节就进行，直至无差，积分调节停止，积分调节输出为常值。积分作用的强弱取决

28、于积分时间常数，越大，积分作用越弱，反之越强。加入积分调节可使系iTiT统稳定性下降，动态响应变慢。积分作用常与另两种调节规律结合，组成 PI 调节器或 PID 调节器。微分（D）控制：在微分控制中，控制器的输出与输入误差信号的微分成正比关系。自动控制系统在克服误差的调节过程中可能会出现振荡甚至失稳。其原因是由于存在有较大惯性环节或由滞后组件，具有抑制误差的作用，其变化总是落后于误差的变化。解决的办法使抑制误差的作用变化“超前” ，即在误差接近零时，抑制误差的作用为零。这就是说，在控制器中仅引入“比例”项是不够的，11 1)()(sTsTPsEsUGdi本科生课程设计（论文）11比例项的作用仅

29、是放大误差的幅值，而目前需要加的是“微分项” ，它能预测误差变化的趋势。对有较大惯性或滞后的被控对象，比例微分（PD）控制器能改善系统在调节过程中的动态特性。微分调节作用：具有预见性，能预见偏差变化的趋势，因此能产生超前的控制作用，在偏差还没有形成之前，已被微分调节作用消除。因此，可以改善系统的动态性能。在微分时间选择合适情况下，可以减少超调，减少调节时间。微分作用对噪声干扰有放大作用，因此过强的加微分调节，对系统抗干扰不利。此外，微分反应的是变化率，而当输入没有时，微分作用输出为零。微分作用不能单独使用，需要与另外两种调节规律相结合，组成 PD 或 PID 控制器。因此，通过选择，可使控制量

30、中的三个部分合理组合，从而达到pKiTdT控制目的。 4.2 PID 参数整定方法 PID 控制器的参数整定是控制系统设计的核心内容。它是根据被控过程的特性确定 PID 控制器的比例系数、积分时间和微分时间的大小。PID 控制器参数整定的方法很多，概括起来有两大类：理论计算整定法和工程整定法。其中理论计算整定法包括根轨迹法、对数频率特性法、扩充频率特性法、M圆法等。要求获得对象的特性参数，建立对象的数学模型，通过计算方法求得控制器参数。但计算而得的参数并不可靠，还需在现场进行验证；而且计算非常复杂和繁琐，在工程实际中很少使用，仅用于理论分析。它主要是依据系统的数学模型，经过理论计算确定控制器参

31、数。这种方法所得到的计算数据未必可以直接使用，还必须通过工程实际进行调整和修改。工程整定方法包括稳定边界法、衰减曲线法、响应曲线法和经验法。它避开对象的数学描述，有的基于对象的阶跃响应曲线，有的直接在现场整定，其方法简单，计算方便，容易掌握。这种近似的方法得到的参数不一定是最佳参数，但非常实用，可以解决一般的实际问题。它主要依赖工程经验，直接在控制系统的试验中进行，且方法简单、易于掌握，在工程实际中被广泛采用。（1）稳定边界法又称临界比例度法，是目前应用较广泛的一种用调节器参数整定方法。临界比例带法整定调节器参数时，先要切除积分和微分作用，让控制系统以较大的比例带，在纯比例控制作用下运行，然后

32、逐渐减小，每减小一mP次都要认真观察过程曲线，直到达到等幅振荡时，记下此时的比例带(称为临mP界比例带)和波动周期，然后按给出的经验公式求出调节器的参数值。按该表mT本科生课程设计（论文）12算出参数值后，要把比例带放在比计算值稍大一点的值上，把和放在计算值iTdT上，进行现场观察，如果比例带可以减小，再将放在计算值上。这种方法简单，mP应用比较广泛。 （2）衰减曲线法是以 4：1 衰减作为整定要求的，先切除调节器的积分和微分作用 ，用凑试法整定纯比例控制作用的比例带，使之符合 4：1 衰减比例的mP要求，记下此时的比例带和振荡周期。如果加进积分和微分作用，可按表mPmT3-4-2 给出经验公

33、式进行计算。若按这种方式整定的参数作适当的调整。对有些控制对象，控制过程进行较快，难以从记录曲线上找出衰减比。这时，只要被控量波动 2 次就能达到稳定状态，可近似认为是 4：1 的衰减过程，其波动一次时间为。 mT（3）响应曲线法，前三种整定调节器参数的方法，都是在预先不知道控制对象特性的情况下进行的。如果知道控制对象的特性参数，即时间常数 T、时间迟延 和放大系数 K，则可按经验公式计算出调节器的参数。利用这种方法整定的结果可达到衰减率 =0.75 的要求。（4）经验法实质上是经验试凑法，它不需要进行试验和计算，而是根据运行经验和先验知识，选确定一组调节参数，然后人为加入阶跃扰动，观察被控参

34、数的响应曲线，并按照调节器各个参数对调节过程的影响，逐次改变相应的整定参数值，一般按先比例度 P，再积分时间、微分时间的顺序逐一进行整定，iTdT直到获得满意的控制品质为止。4.3 调节规律对控制品质影响 （1）比例系数对系统性能的影响pK比例系数加大，使系统的动作灵敏，速度加快，稳态误差减小。偏大，pK振荡次数加多，调节时间加长。太大时，系统会趋于不稳定。太小，又会pKpK使系统的动作缓慢。可以选负数，这主要是由执行机构、传感器以控制对象pK的特性决定的。如果的符号选择不当对象状态(值)就会离控制目标的状态(pKpv值)越来越远，如果出现这样的情况的符号就一定要取反。svpK（2）积分控制对

35、系统性能的影响iT积分作用使系统的稳定性下降，小（积分作用强）会使系统不稳定，但能iT消除稳态误差，提高系统的控制精度。（3）微分控制对系统性能的影响dT微分作用可以改善动态特性，偏大时，超调量较大，调节时间较短。偏dTdT小时，超调量也大，调节时间也长。只有合适，使超调量较小，减短调节时间。dT本科生课程设计（论文）13本科生课程设计（论文）14第 5 章 系统测试与仿真MATLAB 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

36、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