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基于ATLAB的过程控制系统仿真研究 基于ATLAB的过程控制系统仿真研究

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《基于ATLAB的过程控制系统仿真研究》修改意见稿

1、“.....这阶段的建模理论在线辨识和实时控制已突破前期形式,继而涌现了大量的先进控制系统和高级控制策略,如克服对象特性时变和环境干扰等不确定影响的自适应控制,消除因模型失配而产生不良影响的预测控制等。这阶段的主要任务是克服干扰和模型变化,满足复杂的工艺要求,提高控制质量。年,世界上第台分散控制系统在美国公司问世,从而揭开了过程控制崭新的页。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......”

2、“.....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,构成了个方便的界面友好的用户环境。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。期超调量调节时间。串级控制系统的预估控制与上述单回路控制系统的预估控制原理样......”

3、“.....仿真曲线如图中二〇〇五年六月十三日星期毕业设计论文基于的过程控制系统仿真研究二〇〇五年六月十三日星期摘要水箱和换热器是过程控制中的典型对象,本设计主要以水箱液位控制系统和换热器温度控制系统为例,通过建立数学模型,确定对象的传递函数。利用的软件包对系统进行了仿真研究,并对仿真结果进行了深入的分析。在水箱液位控制系统中,通过建立数学模型以及实验中对实验数据的分析,分别确定了单容双容三容水箱对象的传递函数。在软件包中建立了各系统的仿真模型。通过对仿真曲线的研究,分析了控制器参数对系统过渡过程的影响。在换热器温度控制系统中,根据自动控制系统工艺过程,利用降阶法确定了对象的传递函数。在软件包中搭建了单回路串级前馈反馈控制系统模型,分别采用常规的实际和预估器对系统进行了仿真研究,通过仿真曲线的比较......”

4、“.....关键词过程控制仿真水箱换热器二〇〇五年六月十三日星期......”

5、“.....这里过程是指在生产装置或设备中进行的物质和能量的相互作用和转换过程。表征过程的主要参量有温度压力流量液位成分浓度等。通过对过程参量的控制,可使生产过程中产品的产量增加质量提高和能耗减少。过程控制的发展在现代工业控制中,过程控制技术是历史较为久远的分支。在本世纪年代就已有应用。过程控制技术发展至今天,在控制方式上经历了从人工控制到自动控制两个发展时期。在自动控制时期内,过程控制系统又经历了三个发展阶段,它们是分散控制阶段,集中控制阶段和集散控制阶段。从过程控制采用的理论与技术手段来看,可以粗略地把它划为三个阶段开始到年代为第阶段,年代至年代初为第二阶段,年代初为第三阶段开始。其中年代既是古典控制应用发展的鼎盛时期,又是现代控制应用发展的初期,年代初既是现代控制应用发展的繁荣时期,又是高级控制发展的初期。第阶段是初级阶段,包括人工控制,以古典控制理论为主要基础,采用常规气动液动和电动仪表......”

6、“.....在诸多控制系统中,以单回路结构策略为主,同时针对不同的对象与要求,创造了些专门的控制系统,如使物料按比例配制的比值控制,克服大滞后的预估器,克服干扰的前馈控制和串级,二〇〇五年六月十三日星期目录摘要第章引言过程控制简介过程控制的发展控制系统仿真的含义矩阵实验室简介动态系统软件包简介控制系统仿真的般步骤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串级控制系统前馈控制系统前馈反馈控制系统通道特性对控制质量的影响干扰通道特性对控制质量的影响控制通道特性对控制质量的影响控制器参数对系统的影响控制器控制规律的选择控程控制的调节时间。实际控制系统仿真理想微分控制的实际效果并不理想,因此,在实际应用中,通常采用含有实际微分的控制算式。在计算机直接数字控制系统中,通常采用以下三种实际微分控制算式。算式由于实际的控制回路都可能存在高频干扰......”

7、“.....则传递函数为式式中二〇〇五年六月十三日星期下图为算式的结构模型图算式结构模型算式二式实际积分时间实际微分时间实际放大倍数。算式二的结构模型如图所示图算式二结构模型算式三式算式三的结构模型如图所示,二〇〇五年六月十三日星期图算式二结构模型三种算法的实际仿真模型由搭建,如图所示图三种算法的仿真模型二〇〇五年六月十三日星期图三种实际仿真曲线通过人工调整控制器的参数得出三种算式仿真出的曲线,如图所示是三种实际的仿真曲线比较。通过曲线比较,可以看出,对于本设计中的换热器对象模型,应用算是的实际控制时效果比较好,其调节时间和超调量优于其他两种控制。史密斯预估控制系统仿真由于工业过程都具有不同程度的时间滞后,给过程控制带来了困难。滞后时间与采样周期之比,反映了控制的难度。随着值的增加,控制难度相应增加,当接近或者超过时,采用普通的控制效果很差......”

8、“.....预估补偿控制器是建立在模型基础上的种控制算法,它能使具有大纯滞后的系统具有更好的控制性能。它的特点是预先估计出过程在基本扰动下的动态特性,然后由预估器进行补偿,力图使被延迟了的被调量超前反映到控制量,使控制提前动作,从而明显地减小超调量并加速调节过程。其控制结构如图所示。二〇〇五年六月十三日星期质量或生产安全,工艺上对它的要求比较严格,般来说,主变量不允许有余差。而对副变量的要求般都不是很严格,允许它有波动和有余差。因为维持副变量的稳定并不是目的,设置副变量的目的就是在于保证和提高主变量的控制质量。在干扰作用下,为了维持主变量的不变,副变量就要变。另外,从串级控制系统的结构上看,主环是个定值系统,主控制器起着定值控制的作用。为了主变量的稳定,主控制器必须具有积分作用,因此,主控制器通常都选用比例积分控制器。有时,对象控制通道容量滞后比较大像温度对象和成分对象等......”

9、“.....就需要选用比例积分微分三作用的控制器为主控制器。然而副环是个随动系统,它的给定值随主控制器输出的变化而变化,为了能快速跟踪,副控制器最好不带积分作用,因为积分作用会使跟踪变的缓慢。副控制器的微分作用也是不需要的,因为当副控制器有微分作用时,旦主控制器和输出稍有变化,控制阀就将大幅度的变化,这对控制也是不利的。只有当副对象容量滞后较大时,可适当加点微分作用。在般情况下,副控制器只需采用比例式就可以了。二〇〇五年六月十三日星期只有当主控制器采用具有积分作用的控制器时,不论干扰作用在副环还是作用在主环,都能保证主变量无余差。然而副控制器有积分作用而主控制器无积分作用,只有干扰作用于副环,主变量才无余差如果干扰作用于主环,主变量仍然会有余差。串级系统的整定比单回路复杂。因为两个调节器串在起工作,各回路之间相互联系,相互影响。改变主副调节器中的任何个整定参数,对主副回路的过渡过程都有影响......”

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