解耦控制实验报告

解耦控制实验报告解耦控制实验背景描述1、实验过程描述流股Cold和Hot进入储气罐，通过控制两路流股的流量来控制储气罐的压力和温度，具体的流程见附录。1、控制变量储气罐的压力控制，设定压力为：400kpa；储气罐的温度控制，设定温度为：70degc。2、操作变量流股Cold的流量；流股Hot的流量。3、解耦目标解耦的目标是通过前馈补偿来减少被控变量之间的耦合关系。4、控制方案本实验对象是一个典型的2*2解耦对象，那么设计到解耦配对的选择问题，可能的方案有两种，如下：方案一：通过流股Cold来控制储气罐的温度；通过流股Hot来控制储气罐的压力。方案二：通过流股Cold来控制储气罐的压力；通过流股Hot来控制储气罐的温度。实验目的1、根据仿真模型，了解双输入输出系统及其变量之间的相互耦合与影响；2、掌握解耦控制的基本原理与解耦控制其的设计方法。实验内容1、根据流程模拟模型，辨识系统的过程模型对象的相对增益；2、根据相对增益阵来分析系统中变量匹配和调整参数设定；3、采用前馈补偿法构成解耦控制方案，设计补偿器的数学模型，并在UniSimDesign仿真平台上实现。实验步骤1、辨识系统模型。解耦控制实验报告1)载入仿真文件，设定初始输入输出，建立系统初稳态。初始值如下：Cold输入：34.204kg/h（50%）Hot输入：95.018kg/h（50%）温度：772.60℃压力：423.8kPa2)求输出相对于Cold输入的传递函数：将FIC-100的输入增加10%，阶跃至40.460kg/h（60%），得到响应曲线如下图。稳态下，温度为68.3℃，压力为389.2kPa。根据两点法求一阶惯性系统模型公式，求得K=-0.642℃·h/kg，T=22.050min所以G11(s)=−0.64222.050s+1同样的方法求压力相对于流股Cold的传递函数，得K=0.774Pa·h/kg，T=12.834min所以G21(s)=0.77412.834s+13)求输出相对Hot输入的传递函数将FIC-100的输入重新置为50%，稳定后将FIC-101的输入提升10%，阶跃至105.37kg/h（60%），得到响应曲线如下图。解耦控制实验报告稳态下，温度为73.1℃，压力为416.8kPa。用上述方法求传递函数：G12(s)=0.32126.142s+1G22(s)=1.0936.192s+12、设计补偿器的数学模型，并在UniSimDesign仿真平台上实现。1)计算解耦控制补偿传递函数。解耦原理如下：所以21=−21212222=1.206(22.05s+1)12.85+1解耦控制实验报告12=−12211111=0.294(6.19+1)26.14+12)对解耦效果进行仿真分析。将解耦控制补偿传递函数计算结果输入UniSimDesign中。先将Cold的输入值阶跃上升，流股Hot的输入值不变，输出如下图所示：可见，储气罐的压强几乎没有变化，而储气罐的温度有了上升。再给Hot的输入值阶跃上升，流股Cold的输入值不变，输出如下图所示：解耦控制实验报告可以看出，储气罐的温度几乎没有变化，而储气罐的压强上升。从而验证了解耦效果较为明显。收获心得通过这次实验，我深入的了解了双输入输出系统及其变量之间的相互耦合与影响，掌握了解耦控制的基本原理与解耦控制其的设计方法。由于对软件不是很熟悉，实验过程中出现了很多问题，感谢助教的悉心指导。