自动控制课程设计---奶粉干燥系统

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1、指导教师评定成绩：指导教师评定成绩： 审定成绩：审定成绩： 自动控制原理课程设计报告自动控制原理课程设计报告 设计题目：奶粉干燥系统 单位（二级学院） ：单位（二级学院） ： 学学 生生 姓姓 名：名： 专专 业：业： 班班 级：级： 学学 号：号： 指指 导导 教教 师：师： 目录目录 一、设计题目及要求 3 1.1 设计题目初始条件 3 1.2 设计要求 3 摘要. 4 关键词：奶粉干燥；自动控制 . 4 二、设计报告正文 5 2.2 奶粉干燥系统工作原理 . 5 2.2.1 奶粉干燥系统原理图 5 2.2.2 工作原理分析 5 2.3 奶粉干燥系统各环节分析建模 . 6 2.3.1 各个

2、环节分析 6 2.4 传递函数的系数确定 9 2.5 系统性能分析. 9 2.5.1 系统降阶 9 2.5.2 系统的时域性能分析 10 2.5.3 系统的频域性能分析 13 2.6 系统的校正 15 2.6.1 分析校正原因 15 2.6.2 采用滞后校正 16 2.6.3 采用超前校正. 17 2.7 系统的干扰分析 . 19 三 设计总结 20 四 参考文献 20 一一、设计题目及要求设计题目及要求 1.1 1.1 设计题目初始条件设计题目初始条件 奶粉干燥控制系统原理如下图所示。 图图 1.1 1 奶粉干燥控制系统原理图奶粉干燥控制系统原理图 1.2 1.2 设计要求设计要求 1.查阅

3、相关资料，分析系统的工作原理，指出被控对象、被控量和给定量， 画出系统方框图。 2.分析系统每个环节的输入输出关系，代入相关参数求取系统传递函数。 3.分析系统时域性能和频域性能。 4.运用根轨迹法或频率法校正系统，使之满足给定性能指标要求。 系统在等速斜波信号（( )r tt）的作用下，系统稳态误差小于 0.1。 开环截止频率3.4/ c wrads，相角裕度45，幅值裕度20hdB。 摘要摘要 在奶粉生产过程中，奶粉干燥是一个重要的环节，它直接关系到产品的质量 和能源的消耗。本研究通过对奶粉干燥系统的各个参数的分析，根据其各个参数 的关系模拟出系统流图。通过对参数范围的查询初步确定参数，然

4、后再根据频域 分析、时域分析、超前校正以及滞后校正对系统的稳定性进行了分析和校正。保 证在其生产工艺不变的情况下，实现干燥参数的调整，达到保证奶粉质量和产量 的目的。 关键词：关键词： 奶粉干燥；自动控制；系统框图；Matlab；函数降阶；频域分析；时域分析；超 前校正；滞后校正 二、二、设计报告正文设计报告正文 2.22.2 奶粉干燥系统工作原理奶粉干燥系统工作原理 2.2.12.2.1 奶粉干燥系统原理图奶粉干燥系统原理图 图图 2.2 1 奶粉干燥系统原理图奶粉干燥系统原理图 2.2.2 2.2.2 工作原理分析工作原理分析 奶品生产要求把浓缩奶液干燥成奶粉。加工时奶液从高位储奶槽流下，

5、经过 滤去掉凝块后进入干燥器。 冷空气也进入干燥器。 在干燥器中奶液被热空气加热， 使水分蒸发，最后随湿空气一起喷出，在重力作用下，空气、奶粉自然分离。 为了保证奶粉的质量，要求奶粉湿度要达到一定要求并且相同。故要控制的 是奶粉湿度，所以奶粉湿度应该是被控制量，那么奶粉就应该是被控制对象，给 定量即为要求奶粉湿度。 但是干燥器出口飘飘而下的奶粉湿度不容易实现在线实 时检测。如果离线检测，则时间太长，不能及时控制产品质量。研究表明，干燥 器出口的气体温度与奶粉质量密切相关，工艺要求出口温度保持恒定，出口温的 在线实时测量也较易实现。因此把干燥器出口温度作为被控制量，这样，干燥器 就作为被控制对象

6、，根据要求湿度量转换而来的出口温度即为给定量。 进入干燥器的空气温度和奶液流量都对干燥器出口的温度有影响。 调节奶液流 量将使产量波动，所以不宜采用这个方法。调节进入热交换器的蒸汽流量或温度 也可以调节进入干燥器内空气的温度。但调节蒸汽，则控制器包括热交换器的时 间常数比较大，信号传递滞后比干燥器大得多，系统不易控制。 图 2.2 - 1 中采取的方案是进入干燥器的空气由两部分组成， 一部分是经过热 器中蒸汽加热的，另一部分是未加热的，且它们的温度都是恒定不变的。通过空 气阀门改变这两部分空气的比例就可以改变进入干燥器内空气的温度。 采用这种 方法，控制器的时间常数比较小，响应迅速，操作较灵活。热敏元件测量出干燥 器的出口温度反馈到放大器，与给定的希望温度相比较，产生偏差信号。然后经 可控硅控制的电动机操纵空气阀门，改变冷热空气的比例，即决定进入干燥器中 热空气的温度。 2.2.3 建立系统方框图建立系统方框图 反馈控制系