控制系统仿真课程设计--载热体前馈-反馈控制系统仿真

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1、 本科生课程设计论文 题 目：基于基于 SIMULINKSIMULINK 的载热体的载热体前前 馈馈- -反馈控制系统仿真反馈控制系统仿真研究研究 学生姓名： 学 号： 专 业：测控技术与仪器 班 级：测控 3 班 指导教师： 2013 年年 12 月月 9 日日 2 课程设计任务书 课程名称 控制系统仿真 设计题目 载热体前馈-反馈控制系统仿真 指导教师 时间 2013.12.022013.12.06 一、教学要求 1、理解载热体前馈-反馈控制系统的组成及的工作原理； 2、掌握使用 Matlab/Simulink 软件对控制系统的建模与仿真的方法； 3、掌握控制器的设计方法，以及控制器参数整

2、定和优化的方法。 二、设计资料及参数 设计资料详见过程控制系统的 Matlab 仿真 （刘文定主编）9.1.3 节。 本设计涉及到的控制原理、过程控制系统等内容参考相关专业课教学内容。 设计参数：见过程控制系统的 Matlab 仿真 （刘文定主编）9.1.3 节。 三、设计要求及成果 1、利用 Simulink 建立载热体前馈-反馈控制系统仿真模型，采用前馈反馈控制和串级控制两种方案。 2、设计以上系统中控制器的参数，观察仿真结果，比较各种参数下的系统响应曲线，内容验证仿真结果的正 确性; 3、撰写不少于 3000 字的设计报告。 设计报告要求提交纸质文档，设计报告包括设计背景、设计原理、设计

3、过程、结果分析等几个部分，要求给 出设计模型图以及仿真结果图。相关 Matlab/Simulink 设计文件要求提交电子文档。 四、进度安排 收集和查阅资料（一天） Matlab/Simulink 建模（两天） 控制系统设计与优化（一天） 编写技术设计书（一天） 五、评分标准 课程设计成绩评定依据包括以下几点：1）工作态度（占 10%） ；2）基本技能的掌握程度（占 20%） ；3）方案 的设计是否可行和优化(40%)；4）课程设计技术设计书编写水平(占 30%)。分为优、良、中、合格、不合格五个 3 等级。 考核方式：设计期间教师现场检查；评阅设计报告。 六、建议参考资料 1、 控制系统数字

4、仿真与 CAD ，李国勇，电子工业出版社，2011 年 1 月第 2 版 2、 过程控制系统的 Matlab 仿真,刘文定，机械工业出版社，2009 年 2 月第 1 版 4 摘摘 要要 前馈控制系统和反馈控制系统都属于单回路控制系统，它们有各自的优缺点。 诸如前馈控制能根据干扰值的大小在被调参数偏离给定值之前进行控制，使被调量 始终保持在给定值上，但这种控制方式也存在局限，首先表现在前馈控制系统中不 存在被调量的反馈，即对于补偿的结果没有检验手段。反馈控制是根据被调量与给 定值的偏差值来控制的，反馈系统的特点是在干扰作用下，必须形成偏差才能进行 调节（或偏差即将形成） ，如果干扰已经发生，而

5、被调参数还没变化时，调节器是不 会动作的，即反馈控制总是落后于干扰动作，因此称之为不及时控制。 因此把它们结合起来就产生了前馈反馈复合控制系统，这种系统能把前馈与 反馈的优点结合起来，既能发挥前馈调节控制及时的优点，又能保持反馈控制对各 种扰动因素都有抑制作用的长处，较好地解决了控制过程中的问题，通过仿真可以 得出这种系统既能获得较好的稳定性，又有较好的抗扰性能。 关键词：计算机应用软件 换热器 仿真分析 仿真建模 SIMULINK 5 目录目录 目录.5 引言.6 1 概述7 1.1 SIMULINK .7 1.2 换热器 .8 1. 换热器概述.8 2.换热器的特性9 1.3 前馈-反馈控

6、制系统 .10 2 控制方案11 2.1 载热体流量的控制方案 .11 2.2 控制系统仿真设计 13 2.3 参数整定 14 3 载热体流量控制系统仿真实验.16 3.1 载热体流量控制系统仿真框图 16 3.2 载热体流量控制系统仿真响应曲线.17 4 结 语18 参考文献19 6 引言引言 生产过程中必须保证产品满足一定的数量和质量的要求，同时也要保证生产的 安全和经济，这就要求生产过程在预期的工况下进行。但是，生产过程往往受到各 种扰动而偏离正常工况，必须通过自动控制随时消除各种干扰，保证正常运行。更 为严重的是有时自动控制系统本身也要发生故障， 这就要求在设计自动控制系统时， 考虑各种可能发生的故障，并加以保护。因此，现代的自动控制系统往往包含自动 保护、自动检测、自动报警、顺序控制等内容。有时，它们有机的组合成一个不可 分割的整体，以确保控制系统的安全可靠。 以往人们对换热器控制系统进行仿真， 大多采用 Basic、 Fort ran、 C、C + + 等算法语言来编制仿真程序， 编程复杂， 而且受上述算法语言的绘图功能的限 制，