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【毕业设计】基于ATLAB的过程控制系统仿真研究 【毕业设计】基于ATLAB的过程控制系统仿真研究

格式:word 上传:2022-06-24 20:09:06

《【毕业设计】基于ATLAB的过程控制系统仿真研究》修改意见稿

1、“.....分散控制系统也叫集散控制系统,它综合了计算机技术控制技术通信技术和显示技术,采用多层分级的结构形式,按总体分散管理集中的原则,完成对工业过程的操作监视控制。由于采用了分散结构和冗余等技术,使系统的可靠性极高,再加上硬件方面的开放式框架和软件方面的模块化形式,使得它组态扩展极为方便,还有众多的控制算法几十至上百种较好的人机界面和故障检测报告功能。经过多年的发展,它已日臻完善,在众多控制系统中,显示出出类拔萃的风范,因此,可以毫不夸张地说,分散控制系统是过程控制发展史上的个里程碑。第三阶段是高级阶段,目前正在来到。控制系统仿真的含义控制系统仿真是建立在控制系统模型基础之上的控制系统动态过程试验,目的是通过试验进行系统方案论证,选择系统结构和参数,验证系统的性能指标等如果这种试验是在计算设备上实现的,就称为计算机仿真。矩阵实验室简介矩阵实验室语言是公司于年推出的,它集数值分析信号处理系统控制和图形处理于体......”

2、“.....在我国,自动控制领域已广泛地应用这种语言。年的公司推出了交互式模型输人与模拟环境动态系统软件,使得在自动控制系统领域的应用得到很大发展。种语言之所以能迅速的普及。显示出如此旺盛的生命力,有其不同于其二〇〇五年六月十三日星期它语言的特点。与等高级语言相比。不但在数字语言的表达与解释方面表现出人机交互高度致。还具有如下特点超强的数值运算功能在环境中,有超过种的数字统计科学及工程方面的函数可供使用,而且使用简单快捷强大的数据可视化功能的图形功能使用户可以进行视觉数据处理和分析开放的架构和可延拓的特性除内部函数外所有主包文件和各工具包都是可读可改的源文件,用户可以检查算法,修改现在函数。甚至加入自己的函数。构成新的工具包丰富的工具箱最常用的有控制系统工具箱图像处理工具箱神经网络工具箱信号处理工具箱小波工具箱等等。动态系统软件包简介是运行在环境下,用于建模仿真和分析动态系统的软件包,如图所示为软件系统组成......”

3、“.....用户可以既快捷又方便地对系统进行建模,仿真而不必写任何代码程序,并且可以在屏幕上显示数据以及输出数据和图形。本身就是种用来实现计算机仿真的软件工具,它是的个附加组件,用来提供个系统级的建模与动态仿真的工具平台用模块组合的方法使用户能够快速准确地创建动态系统的计算机模型。同时,也为控制领域提供大量的仿真模型,以满足控制领域不同用户的需要。模型可以用来模拟几乎所有可遇到的动态系统,如模拟线性或非线性连续或离散或者两者的混合系统。同时,是开放式的,允许用户定制自己的模块和模块库,而且它比较详实的帮助系统便于应用。对于建模,提供了个图形化的用户界面,可以直接用鼠标点击和拖二〇〇五年六月十三日星期拉模块的图标建模。这是以前需要用编程语言明确地用公式表达微分方程的仿真软件包所无法比拟的。包括个由信号源接受器线性和非线性组件以及中间的连接器件组成的模块库,同时可以根据用户自己的需要创建相应的模块......”

4、“.....实验报告界面实验结果保存界面图软件系统组成目前,随着软件的不断升级和计算机技术的飞速发展,已经在学术和工业领域得到了广泛的应用,世界上很多知名的大公司已经使用作为产品设计和开发的工具。控制系统仿真的般步骤建立系统的数学模型。如对象特性测试参数测试简单系统的投运简单均匀控制系统串级控制系统的应用前馈反馈系统的投运等实验内容的数学模型。建立系统的仿真模型,即设计算法,并用计算机程序实现。它是系统的数学模型,并且能被计算机所接受并能在计算机上运行。运行仿真模型,进行仿真实验,再根据仿真实验的结果,进步修正系统数学模型和仿真模型。二〇〇五年六月十三日星期第二章过程控制系统概述过程控制中常见的控制系统单回路控制系统单回路反馈控制系统简称单回路控制系统。再所有反馈控制系统中,单回路反馈控制系统是最基本结构最简单的种......”

5、“.....它又称为简单控制系统。控制器控制阀对象变送器偏差测量液位给定图单回路控制系统方框图图所示为个单回路控制系统。它能够抵制施加在系统上的干扰因素,系统过渡过程具有过渡时间较小最大偏差较小系统稳定性较高等特点。采用单回路比例积分控制系统即可抵制干扰因素对液位的影响,能满足般生产工艺对液位过程控制的要求。串级控制系统串级控制系统采用两套检测变送器和两个调节器,前个调节器的输出作为后个调节器的设定,后个调节器的输出送往调节阀。主控制器副控制器控制阀副对象主对象副变送器主变送器图串级控制系统方框示,图中的曲线为串级控制仿真曲线。超调量调节时间。前馈串级控制系统随着现代工业生产过程对降低故障率提高生产效率节能降耗等提出越来越高的要求,对控制系统的精度和控制功能要求也越来越高。为此,需要在单回路的基础上,组成复杂些的控制系统,如前馈串级比值分程等控制系统......”

6、“.....该系统既能消除些扰动对出口温度的影响,又能在冷物料变化的同时及时改变蒸汽流量,从而保持温度的稳定。其原理图如图所示。图换热器前馈串级控制系统方框图根据图列出系统的传递函数为式二〇〇五年六月十三日星期式中为副回路等效对象的传递函数式应用不变性条件,式带入式得的传递函数为式当串级控制系统中副回路是个很好的随动系统,其工作频率高于主回路的工作频率的倍,则可把副回路近似处理为此时前馈控制器的传函为式前馈控制规律的实施换热器中的冷物料流量是个可测而不可控的扰动,所以可以设计个前馈控制器来克服这干扰。设计中被控对象干扰通道的传递函数可以近似为个阶滞后环节式换热器传函为式则前馈控制器的传递函数为式式中。则二〇〇五年六月十三日星期式仿真下图是换热器加入了个干扰后的串级控制系统与换热器的前馈控制系统的仿真原理图......”

7、“.....图换热器加入了个干扰后的串级控制系统与前馈反馈控制系统二〇〇五年六月十三日星期图换热器控制系统的仿真曲线比较通过人工试探法选择合适的参数进行仿真,图为换热器的串级控制与前馈串级控制的仿真曲线比较。图中曲线为没有前馈控制其时的仿真曲线,曲线为加入前馈控制器的仿真曲线。由仿真曲线可以看出,常规的模拟控制换热器的出口温度效果不是很理想,都有较大的超调和振荡。所以引入含有实际微分的控制系统。本次设计中采用实际微分控制算式。其仿真模型如图所示二〇〇五年六月十三日星期图换热器实际仿真结构图实际仿真曲线二〇〇五年六月十三日星期适当调整参数可以得到如图的仿真曲线,图中为没有加前馈控制器的仿真曲线,图是加入前馈控制器的仿真曲线。通过仿真曲线的比较,可以看出前馈串级控制系统比串级控制系统要好很多。本章小结本章主要设计了换热器的单回路串级前馈反馈的控制系统,并且分别利用仿真出常规实际预估控制系统的仿真曲线......”

8、“.....通过仿真曲线的研究,对于换热器温度控制系统,当扰动只在给定值阶跃扰动时,只要用串级预估控制便可以达到较好的效果。基于预估器的控制系统能有效克服大纯滞后对系统稳定性的影响,且实现简单,可靠性好,非常适用于换热器的温度控制系统,对其他工业过程的温控也有借鉴意义。当有反馈不易克服的扰动时,采用实际前馈反馈控制可以达到个较好的效果。前馈反馈控制是将反馈控制不易克服的主要干扰进行前馈控制,而对其他干扰进行反馈控制,这样,既发挥可前馈校正及时的优点,又保持了反馈控制能克服多种干扰,并对被控变量始终给予校验的优点,因而是过程控制中较有发展前途的控制方式。二〇〇五年六月十三日星期结束语水箱液位控制系统是模拟现代工业生产过程中对液位等参数进行测量控制,观察其变化特性,研究过程控制规律的实验装置,具有过程控制动态过程的般特性大惯性大时滞非线性,难以对其进行精确描述......”

9、“.....因而成为研究控制理论的理想实验平台。本次设计中不足之处是设计三容水箱控制系统时,对控制对象只进行了常规控制,其反应曲线不是很理想,应该采用模糊算法,根据理论,模糊算法应该可以很好的控制三容水箱这对象,因为模糊控制不依赖于信息的精确程度,当控制过程的输入输出存在潜在的扰动动态特性的变化或其它不确定因素时都能达到较好的控制效果,并且具有响应速度快,超调量小等优点,因而在控制三容水箱这复杂控制系统中会优于常规控制。本设计对换热器温度控制系统所做的主要工作如下对于换热器温度控制现状的分析。传统控制方式是当前应用最为普遍的控制方式。通过传统控制算法进行详细的分析,找到了这种控制方式的优点和不足。针对换热器温度控制的特点和存在主要问题提出了串级控制的解决方案和前馈反馈控制的解决方案。对于换热器出口温度控制系统反应迟钝最大偏差大抗干扰能力差纯滞后大以及外部干扰因素多的特点,串级控制系统中主回路采用了带有预估补偿的控制方案......”

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