前馈反馈水箱控制系统设计.doc

(完整word版)前馈反馈水箱控制系统设计(完整word版)前馈反馈水箱控制系统设计(完整word版)前馈反馈水箱控制系统设计课程设计名称：前馈反馈水箱控制系统系别：专业：姓名：学号：指导教师:·成绩评定·指导教师评语：课程设计成绩评定班级姓名学号综合成绩：指导教师签字年月日目录一设计方案的介绍4二、工艺流程5三、前馈反馈控制的理论5四、设仪器仪表的选型51、控制装置的选择52、监测仪表63、控制阀的选型6五、测量与控制端连接表7六、参数的整定71、静态放大系数KF的整定72、控制器参数的选择8七、总结9八、参考文献10九、附录一设计方案的介绍设计采用前馈反馈控制来实现水箱的液位控制。其中前馈控制可以补偿干扰对被控变量的扰动，前馈控制之后产生的余差则可以通过反馈控制进行修正,达到要求的控制精度。被控变量为水箱的液位,控制变量为水的流量。采用两个支路，其中第一个支路为主回路，包括一个水泵（采用变频器变频控制电机模拟流量扰动)，涡轮流量计；第二个支路为控制补偿回路，包括一个水泵（输出流量恒定），电动控制阀。除此之外在反馈回路中还需要一个液位测量仪表和PID控制仪表一台。前馈控制在不考虑控制通道与对象通道延迟，而且支路一流量可以准确的测量，需要一个PID控制仪表。前馈控制信号和反馈控制信号通过一个加法器连接，实现对控制阀的控制.前馈反馈系统结构框图1前馈反馈控制系统原理图2二工艺流程水箱液位的控制主要是控制水箱中的液位在要求的精度范围内。一号水泵作为动力源给水的输送提供动力,进入水箱.并用变频器控制一号水泵用来模拟流量上产生的扰动。二号水泵为补偿回路提供动力，为水箱提供水补偿。当扰动产生后，通过前馈控制调节阀对扰动产生补偿。补偿后产生的余差再通过反馈控制控制调节阀进行调节。三前馈反馈控制的原理前馈控制又称扰动补偿，它与反馈调节原理完全不同，是按照引起被调参数变化的干扰大小进行调节的.在这种调节系统中要直接测量负载干扰量的变化，当干扰刚刚出现并能被测出时，调节器就能发出调节信号使调节量作相应的变化，使两者在被调量发生偏差之前抵消。因此,前馈调节对干扰的客服比反馈调节及时。但是前馈控制是开环控制,其控制效果需要通过反馈加以检验。前馈控制器在测出扰动之后，按过程的某种物质或能量平衡条件计算出校正值。如果前馈支路出现扰动，经过流量计测量之后,测量得到干扰的大小，然后在反馈支路通过调整调节阀开度，直接进行补偿。而不需要经过调节器.四仪器仪表的选型1、控制装置的选择由于不是大型生产过程，对自动化水平要求不高，所以选择采用常规仪表控制。考虑到价格、实用性等因素，选择数字化、智能化的国产电动控制仪表。如果考虑控制仪表要满足工艺对生产过程的监测、控制和安全保护等方面的要求，需要考虑安全栅的使用。此处选用白城市顺达仪表有限公司生产的SD-600型智能数显PID调节仪表，关于SD—600调节仪表的详细说明如下：2。性能特点:全功能信号输入；可为变送器提供DC24V馈电输出；高性能开关电源供电.;用户可以对参数进行自由设定;两路独立报警器，拥有多种基本报警方式。;具有掉电保护功能，用户设置的参数掉电后能长期保存。掉电时保存输出功率,上电时从仪表输出的功率为前一次掉电时保存的输出功率;全数字自动调校保证长期稳定性;自修正A/D转换器、高精度、低漂移、长期稳定性好;可实现手动/自动控制的切换，切换是无扰动的。2、监测仪表根据设计的需要的检测仪表类型为:流量测量仪表，液位测量仪表。1、流量监测仪表的选择设计中将选用涡轮流量计来测量流量。选用北京华德世纪科技发展有限公司生产的LWGY—15型涡轮流量传感器。LWGY型涡轮流量传感器是一种精密液体流量仪表,适用于测量低粘度的介质如水，柴油，汽油等，广泛用于石油、化工、冶金、供水、造纸、科研等领域的计量与控制。关于LWGY—15型涡轮流量传感器的详细介绍如下：高精度：0.5％FS，1％FS，部分产品最高可达0。2%FS;最小口径可达：2mm，测量准确稳定；有耐磨型和耐腐蚀型可供选择;耐压型：最高耐压可达35Mpa，解决工业过程中大压力的难题；标准产品适用于测量与不锈钢iCr18Ni9Ti、2Cr13及刚玉、硬质合金不起腐蚀作用，且无纤维、颗粒等杂质的液体；高粘度液体可现场进行实液标定后使用，以便保证最高精度；可根据要求定做非标准产品，如低温、高压、高温产品2、液位测量仪表在设计需要中，介质为水,所以选用差压式的测量仪表即可。其中差压式的测量仪表可分为投入式、法兰式、插入杆式三种。投入式的适用于非密闭场合液体液位的检测;法兰式的适用于非密闭场合,尤其是粘稠或浆状介质和浆状强腐蚀性液体液位的测量。根据设计的需要，可选用投入式差压液位测量仪表。设计中采用北京泰威智达仪表科技有限公司生产的TV8