基于simulink的載熱體前饋-反饋控制系統(tǒng)仿真研究_控制系統(tǒng)仿真課程設(shè)計(jì)-wenkub
2023-07-08 11:06:16 本頁面
【正文】 設(shè)計(jì)資料及參數(shù) 設(shè)計(jì)資料詳見《過程 控制系統(tǒng)的 Matlab 仿真》（劉文定主編） 節(jié)。 本設(shè)計(jì)涉及到的控制原理、過程控制系統(tǒng)等內(nèi)容參考相關(guān)專業(yè)課教學(xué)內(nèi)容。 撰寫不少于 3000 字的設(shè)計(jì)報(bào)告。分為優(yōu)、良、中、合格、不合格五個(gè)內(nèi)蒙古科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)論文 3 等級(jí) 。 反饋控制是根據(jù)被調(diào)量與給定值的偏差值來控制的，反饋系統(tǒng)的特點(diǎn)是在干擾作用下，必須形成偏差才能進(jìn)行調(diào)節(jié)（或偏差即將形成），如果干擾已經(jīng)發(fā)生，而被調(diào)參數(shù)還沒變化時(shí)，調(diào)節(jié)器是不會(huì)動(dòng)作的，即反饋控制總是落后于干擾動(dòng)作，因此稱之為不及時(shí)控制。更為嚴(yán)重的是有時(shí)自動(dòng)控制系統(tǒng)本身也要發(fā)生故障，這就要求在設(shè)計(jì)自動(dòng)控制系統(tǒng)時(shí)，考慮各種可能發(fā)生的故障，并加以保護(hù)。另外，過去建立仿真模型往往是以系統(tǒng)的狀態(tài)方程為基礎(chǔ)的， 在仿真前需要手工求出系統(tǒng)的狀態(tài)方程。 1 概述 SIMULINK SIMULINK 是一種強(qiáng)有力的仿真工具，它能讓使用者在圖形方式下以最小的代價(jià)內(nèi)蒙古科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)論文 7 來模擬真實(shí)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的運(yùn)行。 SIMULINK 是一種圖形化的仿真工具，用于對(duì)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模和控制規(guī)律的研究制定。只需在 SIMULINK 元件庫中選出合適的 模塊并施放到 SIMULINK 建模窗口，鼠標(biāo)點(diǎn)擊連續(xù)就可以了。 （ 3）增添定制模塊元件和用戶代碼。 （ 4）快速、準(zhǔn)確地進(jìn)行設(shè)計(jì)模擬。同時(shí)， SIMULINK 還未用戶準(zhǔn)備一個(gè)圖形化的調(diào)試工具，以輔助用戶進(jìn)行系統(tǒng)開發(fā)。在此基礎(chǔ)上，整個(gè)系統(tǒng)可以按照自定向下或自底向上的方式搭建。 SIMULINK 的示波器可以動(dòng)畫和圖像顯示數(shù)據(jù)，運(yùn)行中可調(diào)整模型參數(shù)進(jìn)行 Whatif 分析，能夠在仿真運(yùn)算進(jìn)行時(shí)監(jiān)視仿真結(jié)果。熱水換熱器按參與換熱器的介質(zhì)分類，分為汽 水換熱器和水 水換熱器；按換熱器的換熱方式分類，分為表面式換熱器和混合式換熱器。 容積式換熱器既是換熱器又是貯熱水罐，在未加熱前在罐體存有大量冷水，熱效率低，換熱時(shí)間長，浪費(fèi)能源，多用于生活熱水和用水不均勻的工業(yè)用熱水系統(tǒng)，主要為罐體及加熱排管兩部分組成。 等離子體改性強(qiáng)化換熱器，其構(gòu)造基本上同殼管式換熱器，蒸汽在殼程，被加熱水在管程，是一種新型高效強(qiáng)化汽水換熱器。 （ 4）金屬耗量低，比普通產(chǎn)品節(jié)約三分之一以上。 對(duì)于單程、逆流 換熱器的 T對(duì)數(shù)平均值為 （ T2iT1o） (T2oT1i) T= ㏑ T2iT1i T2oT1i G 2 , c 2 , T 2 oG 1 , c 1 , T 1 oG 2 , c 2 , T 2 iG 1 , c 1 , T 1 i內(nèi)蒙古科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)論文 10 在多數(shù)情況下，當(dāng)（ 1/3） (T2iT1o)/(T2oT1i)=3 時(shí)，可采用算術(shù)平均值，其誤差小于 5%，即 T=(T2iT1o)(T2oT1i)， 2 1 整理可得換熱器的靜態(tài)特性方程為 T1oT1i= G1c1 + 1 1+ G1c1 T2iT1i KF 2 G2c2 T2iT1i 流體出口溫度為 T1o= G1c1 + 1 1+ G1c1 + T1i KF 2 G2c2 前饋 反饋控制系統(tǒng) 工程實(shí)際中，為克服單純前饋控制的局限性，獲得良好的控制品質(zhì)，產(chǎn)生了前饋 反饋控制系統(tǒng)，即在反饋控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上附加一個(gè)或幾個(gè)主要擾動(dòng)的前饋控制，又稱復(fù)合控制系統(tǒng)。 d(s)前饋調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)； 錯(cuò)誤 !未找到引用源。其中，工藝介質(zhì)入口溫度、工藝介質(zhì)流量、載熱體入口溫度都是有前一道工序確定，因此 可測(cè)量但不可控的。 圖 控制載熱體單回路控制系統(tǒng) 當(dāng)影響出口溫度的其他三個(gè)變量變 化較頻繁、幅值波動(dòng)較大（如工藝介質(zhì)流量波動(dòng)）且變量可測(cè)量時(shí)，可構(gòu)成工藝介質(zhì)為前饋信號(hào)和載熱體流量的前饋 — 反饋控制系統(tǒng)，如圖 所示。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)論文 14 圖 前饋 — 反饋控制系統(tǒng)仿真框圖 參數(shù)整定 采用反饋控制器和動(dòng)態(tài)前饋控制器參數(shù)分別整定方法，反饋 控制器采用 PI 形式，其參數(shù)Kp=、 T1=900，仿真出對(duì)應(yīng)的的階躍響應(yīng)曲線并加以分析。 圖 時(shí)間常數(shù)整定的仿真框圖 綜合上述，各種參數(shù)選取 Kd=， Td1=1， Td2=。本文重點(diǎn)建立了載熱體前饋 — 反饋控制 系統(tǒng)仿真模型，形成了 PID 模塊庫。因而，基于 SIMULINK 的載 熱體動(dòng)態(tài)仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果與換熱器載熱體實(shí)際動(dòng)態(tài)試驗(yàn)結(jié)果可能會(huì)存在誤差，應(yīng)充分發(fā)揮 SIMULINK 技術(shù)的
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