基于MATLAB的过程控制系统仿真研究毕业设计论文

毕业设计论文基于MATLAB的过程控制系统仿真研究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Matlab的Simulink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。矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。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simulink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。聞創沟燴鐺險爱氇谴净。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Simulink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PID、实际PID和Smith预估器对系统进行了仿真研究，通过仿真曲线的比较，分析了各种控制系统的特点。残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。关键词：过程控制；MATLAB；仿真；水箱；换热器SimulationandResearchofProcessContro1SystemBasedonMATLABAbstractWatertankandHeatexchangeraretypicalobjectintheprocesscontrolinthedesign,Thecontrolsystemoftanklevelandheatinterchangeisusedasanexample.Thetransferfunctionobjectisdefinedbysettingupthemathematicalmodel.IcarryonsimulationresearchonthesystembyusingMatlab’ssimulinksimulation.anddeeplyanalyzetheresultofthesimulation.酽锕极額閉镇桧猪訣锥。Inthesystem,whichcontrolthelevelofthetank.Thetransferfunctionofasingle-tank,double-tank,three-tankisdefinedbysettingupmathematicalmodelandanalyzingdate.Simulationmodelofallsystemsetupsimulinksimulation.Theeffectthatcontrollerparametercomposesonthesystemisanalyzedthroughtheresearchonthesimulationcuvers.彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。Inthecontrolsystemofheatinterchange.Thedesignusesreductionmethodanddefinesthetransferfunctionoftheobject.accordingtothetechnicalprocessintheautomaticsystem.Thecontrolsystemmodelofsingleloop,cascade,feedforward-feedbackisestablished.SimulationresearchontheresystemiscarriedonthroughusingconventionalPID,theactualPIDandSmithpredictor,Whilethecharacteristicsthosecontrolsystemarecompared.謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。Keywords:ProcessControl;Matlab;Simulation;Watertanks;Heatexchanger厦礴恳蹒骈時盡继價骚。目录摘要.........................................................................................................II茕桢广鳓鯡选块网羈泪。Abstract......................................................................................................III鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。第一章引言..............................................................................................1籟丛妈羥为贍偾蛏练淨。1.1过程控制简介...............................................................................1預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。1.2过程控制的发展...........................................................................1渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。1.3控制系统仿真的含义...................................................................2铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。1.4矩阵实验室Matlab简介..............................................................2擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。1.5动态系统软件包Simulink简介...................................................3贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。1.6控制系统仿真的一般步骤...........................................................4坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚。第二章过程控制系统概述........................................................................6蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。2.1过程控制中常见的控制系统.......................................................6買鲷鴯譖昙膚遙闫撷凄。2.1.1单回路控制系统................................................................6綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴。2.1.2串级控制系统....................................................................6驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦。2.1.3前馈控制系统....................................................................7猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑。2.1.4前馈—反馈控制系统........................................................8锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔。2.2通道特性对控制质量的影响.......................................................9構氽頑黉碩饨荠龈话骛。2.2.1干扰通道特性对控制质量的影响....................................9輒峄陽檉簖疖網儂號泶。2.2.2控制通道特性对控制质量的影响....................................9尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅。2.3控制器参数对系统的影响.........................................................11识饒鎂錕缢灩筧嚌俨淒。2.4控制器控制规律的选择.............................................................11凍鈹鋨劳臘锴痫婦胫籴。2.5控制器参数整定.........................................................................12恥諤銪灭萦欢煬鞏鹜錦。第三章液位控制系统的仿真研究..........................................................14鯊腎鑰诎褳鉀沩懼統庫。3.1单容水箱液位控制系统.............................................................14硕癘鄴颃诌攆檸攜驤蔹。3.1.1单容水箱数学模型..........................................................14阌擻輳嬪諫迁择楨秘騖。3.1.2控制方案..........................................................................16氬嚕躑竄贸恳彈瀘颔澩。3.1.3单容水箱的Simulink仿真..............................................17釷鹆資贏車贖孙滅獅赘。3.2双容水箱液位控制系统.............................................................19怂阐譜鯪迳導嘯畫長凉。3.2.1双容水箱数学模型..........................................................19谚辞調担鈧谄动禪泻類。3.2.2控制方案..........................................................................21嘰觐詿缧铴嗫偽純铪锩。3.2.3双容水箱的Simulink仿真..............................................21熒绐譏钲鏌觶鷹緇機库。3.3三容水箱液位控制系统.............................................................25鶼渍螻偉阅劍鲰腎邏蘞。3.3.1三容水箱的系统建模......................................................25纣忧蔣氳頑莶驅藥悯骛。3.3.2三容水箱的Simulink仿真..............................................26颖刍莖蛺饽亿顿裊赔泷。3.4本章小结.....................................................................................27濫驂膽閉驟羥闈詔寢賻。第四章换热器温度控制系统仿真研究..................................................29銚銻縵哜鳗鸿锓謎諏涼。4.1换热器的数学模型.....................................................................29挤貼綬电麥结鈺贖哓类。4.1.1换热器构造及工作原理..................................................29赔荊紳谘侖驟辽輩袜錈。4.1.2被控参量的选择..............................................................30塤礙籟馐决穩賽釙冊庫。4.1