7 奶粉干燥系统.doc

指导教师评定成绩： 审定成绩： 重 庆 邮 电 大 学 自 动 化 学 院 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）： 学 生 姓 名： 专 业： 班 级： 学 号： 指 导 教 师： 设计时间： 重庆邮电大学自动化学院制 目 录 设计题目 1 设计报告正文 2 2-1 摘要 3 2-2 奶粉干燥系统工作原理分析……………………………………………4 2-3 奶粉干燥系统各环节分析建模…………………………………………5 2-4 系统的传递函数系数的确定……………………………………………6 2-5 系统性能分析……………………………………………………………7 2-5-1 系统降阶处理……………………………………………………8 2-5-2 系统时域分析……………………………………………………9 2-5-3系统频域分析……………………………………………………10 2-6 系统的校正………………………………………………………………11 2-6-1 系统校正原因…………………………………………………12 2-6-2 滞后校正………………………………………………………13 2-6-3 超前校正………………………………………………………14 2-7 系统扰动分析…………………………………………………………15 设计总结 16 参考文献 17 附录 一 设计题目及要求 1.1 设计题目初始条件 奶粉干燥控制系统原理图 1.2 设计要求 1.查阅相关资料，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（）的作用下，系统稳态误差小于0.1。 开环截止频率，相角裕度，幅值裕度。 二 设计报告正文 2.1 摘要 关键词： 2.2奶粉干燥系统工作原理 2.2.1奶粉干燥系统原理图 2.2.2 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，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。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。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。????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。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。奶粉干燥控制系统方框图如下图所示。 2.3每个环节分析建模 系统建模可以分为两种：机理建模和实验建模。实验建模就是通过在研究对象上加上一系列的研究者事先确定的输入信号，激励研究对象并通过传感器检测其可观测的输出，应用数学手段建立起系统的输入－输出关系。这里面包括输入信号的设计选取，输出信号的精确检测，数学算法的研究等等内容。机理建模就是在了解研究对象的运动规律基础上，通过物理、化学的知识和数学手段建立起系统内部的输入－状态关系。 在这里，由于实验建模有一定的困难，故我们采用机理建模。 2.3.1 环节分析建模