《过程控制》课程设计任务书专学题业生目2010年12月4日设计任务：锅炉汽包液位是锅炉运行中一个重要的监控参数，反映了锅炉负荷与给水的平衡关系，要求汽包液位控制在一定范围内。锅炉汽水系统结构如图2所示。自动化NUCLERWOODY班级0702101冯乃章指导教师锅炉汽包液位的三冲调节至2010年12月10日设计时间共1周图2锅炉汽水系统1―给水泵；2―给水母管；3―调节阀；4―省煤器5―锅炉汽包；6―下降管；7―上升管；8―蒸汽母管设计要求汽包液位过高会造成蒸汽带水，影响汽水分离效果；水位过低容易使水全部被汽化烧坏锅炉。影响汽包液位的因素，除了加热汽化外，还有蒸汽负荷和给水流量的波动，当负荷突然增大、汽包压力突然降低时，水就会被急剧汽化，出现大量气泡，形成“虚假液位”。单冲量控制系统的负荷一旦急剧变化就会出现虚假液位，因液位升高，调节器就会关小供水阀门而造成事故。双冲量控制系统，是在单冲量控制系统的基础上加上一个蒸汽冲量，以克服虚假液位。三冲量调节系统，它是在双冲量控制系统上再加上一个给水流量的冲量。由蒸汽流量、给水流量前馈与汽包液位反馈所组成的三冲量控制系统，图3所示。蒸汽流量?D设定值G2(s)?水位??模糊PID控制器???调节阀汽包对象G1(s)??W?H图3三冲量控制系统框图aD、aW、aH分别为蒸汽流量变送器、给水流量变送器、差压变送器的转换系数。已知某供汽量为120t/h的锅炉，给水流量与水位的传递函数G1(S)，蒸汽流量与水位的传递函数G2(S)分别为：G1(S)=H(S)0.0529=W(S)S(8.5S+1)H(S)2.6130.0747??2D(S)(6.7S?1)S(1)G2(S)?(2)aD、aW、aH分别为：0.0667，0.0667及0.0333。调节阀采用线性阀，增益为15。试用PID、模糊PID控制等方法实现对锅炉液位的控制。要求：1、超调小、调节时间短，对扰动的抑制效果好；2、给出控制策略和选定参数，并详细说明参数整定过程；3、给出MATLAB下的仿真曲线。4、给出硬件实现方案，包括控制器和检测回路芯片的具体型号。方案设计：1.采用Matlab完成控制系统的设计仿真；2.选择元器件，完成电路设计，使用Protel绘制原理图；3.控制器采用单片器实现，型号可自选。报告内容:1.控制系统仿真和设计步骤，应包含Matlab仿真的性能曲线、控制策略、参数选择和详细的参数整定过程、结果分析；2.元器件选型及选型原则，电路设计，以及绘制的Protel原理图；3.软件流程图，以及含有详细注释的源程序；4.设计工作总结及心得体会；5.列出所查阅的参考资料。指导教师签字：系（教研室）主任签字：年月日一、任务分析.................................................................5二、PID参数整定.............................................................5三、模拟PID控制器的离散化...................................................8四、由脉冲传递函数求解差分方程..............................................12五、硬件电路设计............................................................12（1）控制器的选择与电路设计............................................12（2）AD的选择与电路设计...............................................12（3）DA的选择与电路设计...............................................12（4）最小系统电路图.....................................................13六、单片机程序设计..........................................................14（1）程序流程图.........................................................14（2）源程序.........................................................