1、精選優質文檔-傾情為你奉上4. 使用_命令可以定義一個過程的開始。10. 類具有_、_和_的特征，這就大大加強了代碼的可重用性。C. INTO TABLE D. TO FILECLEAR總分 N 6 1 存放三門課程的總成績11. 設D=56，VARTYPE(D)的輸出值是_。A. 實體完整性約束 B. 域完整性約束5. 在以下四組函數運算中，結果相同的是_。【答案】事物之間的聯系【答案】數據庫 開放性實驗報告 題目： 冷凝器溫度前饋-反饋控制系統設計與仿真 院（系）： 專業班級： 學 號： 學生姓名： 指導教師： （簽字）起止時間： 專心-專注-專業xx工業大學實驗室開放項目任務書2015/

2、2016 學年 第一 學期實驗項目 冷凝器溫度前饋反饋控制系統設計與仿真所在單位 實驗類型科學研究 自擬課題 綜合設計 計算機應用 其它指導教師 實驗時數招收對象 1= 招收人數 項目 研究 的意 義及 內容研究意義： 1.掌握復合控制系統的原理。2.掌握反饋控制器的設計方法。3.掌握前饋控制器的設計方法，提高學生分析系統和設計系統的實踐技能。4.提高學生的計算機應用能力，掌握MATLAB語言的使用及編程方法。5.訓練學生編寫程序及聯機調試程序的能力，培養學生團隊合作精神。6.為學生今后從事自動控制工作奠定理論和實踐基礎。內容： 分析前饋-反饋控制的原理；對被控對象和擾動通道的傳遞函數的延遲環

3、節進行近似處理；根據設計要求完成反饋控制器和前饋控制器的設計，并用Simulink仿真驗證設計結果的正確性。 控制 要求控制系統的參數和要求如下：1.被控對象的傳遞函數為；2.擾動通道的傳遞函數為；3. 設計要求：階躍給定響應超調量小于50%，階躍擾動對系統無影響。注：此表用于申請教學計劃外的開放項目，請如實填寫，由各院（系）匯總后統一辦理，報實踐教學科一份。目 錄第1章 緒論冷凝器(Condenser) 空調系統的機件，能將管子中的熱量，以很快的方式，傳到管子附近的空氣，大部分的汽車置于水箱前方。把氣體或蒸氣轉變成液體的裝置。發電廠要用許多冷凝器使渦輪機排出的蒸氣得到冷凝；在冷凍廠中用冷凝器

4、來冷凝氨和氟利昂之類的致冷蒸氣。石油化學工業中用冷凝器使烴類及其他化學蒸氣冷凝。在蒸餾過程中，把蒸氣轉變成液態的裝置稱為冷凝器。所有的冷凝器都是把氣體或蒸氣的熱量帶走而運轉的。對某些應用來說，氣體必須通過一根長長的管子（通常盤成螺線管），以便讓熱量散失到四周的空氣中，銅之類的導熱金屬常用于輸送蒸氣。為提高冷凝器的效率經常在管道上附加散熱片以加速散熱。散熱片是用良導熱金屬制成的平板。這類冷凝器一般還要用風機迫使空氣經過散熱片并把熱帶走。一般制冷機的制冷原理壓縮機的作用是把壓力較低的蒸汽壓縮成壓力較高的蒸汽，使蒸汽的體積減小，壓力升高。 壓縮機吸入從蒸發器出來的較低壓力的工質蒸汽，使之壓力升高后送

5、入冷凝器，在冷凝器中冷凝成壓力較高的液體，經節流閥節流后，成為壓力較低的液體后，送入蒸發器，在蒸發器中吸熱蒸發而成為壓力較低的蒸汽，從而完成制冷循環。液體制冷劑在蒸發器中吸收被冷卻的物體熱量之后，汽化成低溫低壓的蒸汽、被壓縮機吸入、壓縮成高壓高溫的蒸汽后排入冷凝器、在冷凝器中向冷卻介質(水或空氣)放熱，冷凝為高壓液體、經節流閥節流為低壓低溫的制冷劑、再次進入蒸發器吸熱汽化，達到循環制冷的目的。這樣，制冷劑在系統中經過蒸發、壓縮、冷凝、節流四個基本過程完成一個制冷循環。制冷劑包括：氟里昂12(CF2Cl2)代號R12 氟里昂12是一種無色、無臭、透明、幾乎無毒性的制冷劑，但空氣中含量超過80%時

6、會引起人的窒息。氟里昂12不會燃燒也不會爆炸，當與明火接觸或溫度達到400以上時，能分解出對人體有害的氟化氫、氯化氫和光氣(CoCl2)。 R12是應用較廣泛的中溫制冷劑，適用于中小型制冷系統，如電冰箱、冰柜等。R12能溶解多種有機物，所以不能使用一般的橡皮墊片(圈)，通常使用氯丁二烯人造橡膠或丁睛橡膠片或密封圈。氟里昂22(CHF2Cl)代號R22 R22不燃燒也不爆炸，其毒性比R12稍大，水的溶解度雖比R12大，但仍可能使制冷系統發生“冰塞”現象。R22能部分地與潤滑油互相溶解，其溶解度隨著潤滑油的種類及溫度而改變，故采用R22的制冷系統必須有回油措施。R22在標準大氣壓力下的對應蒸發溫度

7、為-40.8，常溫下冷凝壓力不超過15.68105 Pa，單位容積制冷量與比R12大60%以上。在空調設備中，大都選用R22制冷劑。四氟乙烷R134a（ch2fcf3)代號R13是一種無毒無污染安全性最高的制冷劑。TLV 1000pm,GWP 1300.廣泛應用于制冷設備中。特別是對制冷劑要求高的儀器中。蒸汽冷凝器這種冷凝常應用于多效蒸發器末效二次蒸汽的冷凝，保證末效蒸發器的真空度。例如噴淋式冷凝器，冷水從上部噴嘴噴入，蒸汽從側面入口進入，蒸汽與冷水充分接觸后被冷凝為水，同時沿管下流，部分不凝汽體也可能被帶出。例如充填式冷凝器，蒸汽從側管進入后一上面噴下的冷水相接觸冷凝器里面裝了滿了瓷環填料，

8、填料被水淋濕后，增大了冷水與蒸汽的接觸面積，蒸汽冷凝成水后沿下部管路流出，不凝氣體同上部管路被真空泵抽出，以保證冷凝器內一定的真空度。淋水板或篩板冷凝器，目的是增大冷水與蒸汽的接觸面積。混合式冷凝器具有結構簡單，傳熱效率高等優點，腐蝕性問題也比較容易解決。在制冷系統中，蒸發器、冷凝器、壓縮機和節流閥是制冷系統中必不可少的四大件，這當中蒸發器是輸送冷量的設備。制冷劑在其中吸收被冷卻物體的熱量實現制冷。壓縮機是心臟，起著吸入、壓縮、輸送制冷劑蒸汽的作用。冷凝器是放出熱量的設備，將蒸發器中吸收的熱量連同壓縮機功所轉化的熱量一起傳遞給冷卻介質帶走。節流閥對制冷劑起節流降壓作用、同時控制和調節流入蒸發器

9、中制冷劑液體的數量，并將系統分為高壓側和低壓側兩大部分。實際制冷系統中，除上述四大件之外，常常有一些輔助設備，如電磁閥、分配器、干燥器、集熱器、易熔塞、壓力控制器等部件組成，它們是為了提高運行的經濟性，可靠性和安全性而設置的。第2章 控制方案介紹2.1 概述采用前饋與反饋控制相結合的控制結構，既能發揮前饋控制對擾動的補償作用，又能保留反饋控制對偏差的控制作用，前饋-反饋控制結構如圖2.1所示。 圖2.1 前饋-反饋控制結構圖由圖2.1可知，前饋-反饋控制結構是在反饋的基礎上，增加了一個擾動的前饋控制，由于完全補償的條件未變，因此仍有 2.2 控制原理前饋控制又稱擾動補償，它與反饋調節原理完全不

10、同，是按照引起被調參數變化的干擾大小進行調節的。在這種調節系統中要直接測量負載干擾量的變化，當干擾剛剛出現并能被測出時，調節器就能發出調節信號使調節量作相應的變化，使兩者在被調量發生偏差之前抵消。因此，前饋調節對干擾的客服比反饋調節及時。但是前饋控制是開環控制，其控制效果需要通過反饋加以檢驗。前饋控制器在測出擾動之后，按過程的某種物質或能量平衡條件計算出校正值。如果前饋支路出現擾動，經過流量計測量之后，測量得到干擾的大小，然后在反饋支路通過調整調節閥開度，直接進行補償，而不需要經過調節器。因為在工業生產過程中，對被控量的調節要求有較高精度，而且要有很強的抗擾動能力，因此在控制方案的選擇上，只是

11、使用反饋控制無法實現穩定準確的控制。根據控制特點，需要引入前饋控制，實現前饋-反饋控制。前饋控制系統在受控部位的活動發生偏差之前就發出控制指令了，反饋控制系統感受到受控部位的活動發生偏差之后才發出控制指令。例如：當體溫降低時機體穩態被打破，產熱反應的強度相對偏低（即發生偏差。.體溫降低之前機體穩態尚未被打破產熱反應的強度也尚未出現偏差，如果此時控制部位就開始發出指令使產熱反應增強，就是前饋控制。心臟和血管的活動出現了偏差，這種偏差的結果導致血壓降低，感受器感受到血壓降低后，控制部位根據這一信息發出指令，使血壓升高，就是（負）反饋控制。2.3 實驗內容分析前饋反饋控制的原理；對被控對象和擾動通道

12、的傳遞函數的延遲環節進行近似處理；根據設計要求完成反饋控制器和前饋控制器的設計，并用Simulink仿真驗證設計結果的正確性。第3章 系統設計與仿真控制系統的參數和要求如下：1.被控對象的傳遞函數為；2.擾動通道的傳遞函數為；3. 設計要求：階躍給定響應超調量小于50%，階躍擾動對系統無影響。3.1 處理延遲環節為了便于計算將G0(s)與Gf(s)中的延遲環節用pade()函數進行近似處理，輸入如下語句指令，如圖3.1所示。 圖3.1 語句指令輸入指令后，點擊運行，得到了G0(s)與Gf(s)的傳遞函數，如圖3.2所示。3.2 傳遞函數G0(s)的傳遞函數是Gf(s)的傳遞函數是3.2 反饋控

13、制系統設計同相比，具有一系列優點。但反饋回路的引入增加了系統的復雜性，而且增益選擇不當時會引起系統的不穩定。為提高控制精度，在可以測量時，也常同時采用按擾動的控制（即前饋控制）作為反饋控制的補充而構成。反饋控制系統是基于建立的。所謂反饋原理，就是根據系統輸出變化的信息來進行控制，即通過比較系統行為（輸出）與期望行為之間的偏差，并消除偏差以獲得預期的系統性能。在反饋控制系統中，既存在由輸入到輸出的信號前向通路，也包含從輸出端到輸入端的信號反饋通路，兩者組成一個閉合的回路。因此，反饋控制系統又稱為。反饋控制是的主要形式。在工程上常把在運行中使輸出量和期望值保持一致的反饋控制系統稱為，而把用來精確地

14、跟隨或復現某種過程的反饋控制系統稱為或。反饋控制系統由控制器、和反饋通路組成。比較環節用來將輸入與輸出相減，給出偏差信號。這一環節在具體系統中可能與控制器一起統稱為調節器。以為例，受控對象為爐子；輸出變量為實際的爐子溫度;輸入變量為給定常值溫度,一般用電壓表示。爐溫用熱電偶測量，代表爐溫的與給定電壓相比較，兩者的差值電壓經過功率放大后用來驅動相應的執行機構進行控制。進行階躍給定響應的仿真，其仿真結構框圖，如圖3.3所示。圖3.3 反饋系統仿真結構圖進行系統階躍響應仿真，并計算其性能指標，輸入如下MATLAB程序：n1=0.94;d1=55 1;G1=tf(n1,d1);tau=8;np,dp=

15、pade(tau,2);Gp=tf(np,dp);n2=121.5 4.932;d2=24.63 0;G2=tf(n2,d2);Gc=feedback(G1*G2,Gp);set(Gc,Td,tau);figure(1);step(Gc);hold ony,t=step(Gc);sigma,tp,ts=perf(1,y,t);ess,b1,b2,sigma,n,pusi,T,f=targ(y,t);sys=feedback(G1*G2*Gp,1);t=0:0.01:500;figure(2);ess=ster(0,sys,t);ess=ster(1,sys,t);程序執行后，可得到如圖3.4所

16、示的階躍給定響應曲線。 圖3.4 階躍給定響應曲線3.3 前饋控制系統設計利用輸入或擾動信號的直接控制作用構成的。這類按輸入或擾動的開環控制通常與包含按偏差的閉環控制共同組成反饋-前饋控制系統，稱為。由于按偏差確定控制作用以使輸出量保持其在期望值的，對于滯后較大的控制對象，其反饋控制作用不能及時影響系統的輸出，以致引起輸出量的過大波動，直接影響控制品質。如果引起輸出量較大波動的主要外擾動參量是可量測和可控制的，則可在反饋控制的同時，利用外擾信號直接控制輸出（實施前饋控制），構成復合控制能迅速有效地補償外擾對整個系統的影響，并利于提高控制精度。這種按外擾信號實施前饋控制的方式稱為擾動控制，按不變

17、性原理，理論上可做到完全消除主擾動對系統輸出的影響。前饋控制系統利用輸入或擾動信號的直接控制作用構成的開環控制系統。這類按輸入或擾動的開環控制通常與包含按偏差的閉環控制共同組成反饋-前饋控制系統，稱為復合控制系統。由于按偏差確定控制作用以使輸出量保持其在期望值的反饋控制系統，對于滯后較大的控制對象，其反饋控制作用不能及時影響系統的輸出，以致引起輸出量的過大波動，直接影響控制品質。如果引起輸出量較大波動的主要外擾動參量是可量測和可控制的，則可在反饋控制的同時，利用外擾信號直接控制輸出（實施前饋控制），構成復合控制能迅速有效地補償外擾對整個系統的影響，并利于提高控制精度。這種按外擾信號實施前饋控制

18、的方式稱為擾動控制，按不變性原理，理論上可做到完全消除主擾動對系統輸出的影響。單純前饋不存在被控變量的反饋，即對于補償的效果沒有檢驗的手段。這樣在前饋作用的控制結果并沒有最后消除被控變量偏差時，系統無法得到這一信息而做進一步的校正。其次，由于實際工業對象存在著多個干擾，為了補償它們對被控變量的影響,勢必要設計多個前饋通道,這就增加了投資費用和維護工作量。此外前饋控制模型的精度也受多種因素的限制，對象特性要受負荷和工況等因素的影響而產生漂移，必將導致干擾通道和控制通道的變化，因此一個固定的前饋模型難以獲得良好的控制品質。饋控制是按干擾進行調節的開環調節系統，在干擾發生后，被控變量未發生變化時，前饋控制器根據干擾幅值，變化趨勢，對操縱變量進行調節，來補償干擾對被控變量的影響，使被控變量保持不變的方法。前饋控制的特點有：前饋控制系統是開環控制系統，按干擾進行控制，控制及時，精度高，僅僅對前饋量有控制作用，前饋控制器為多用控制器，不能隨時了解被控變量變化情況。前饋控制的典型結構如