【正文】 接口函數(shù) 。所以主回路采用 PI控制。 Smith 預(yù)估器的控制結(jié)構(gòu)如圖 。 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 202000 . 10 . 20 . 30 . 40 . 50 . 60 . 70 . 80 . 91t i m e ( s )r,yzhu 圖 串級 PID參數(shù)整定 2 Smith預(yù)估控制器的控制方案 本文將串級控制與 Smith 預(yù)估結(jié)合起來，與單純的串級控制相比獲得更高的穩(wěn)態(tài)精度。 主調(diào)節(jié)器kp=，副回路 kp = ，如圖 。常用的工程整定法有臨界比例度法、衰減曲線法、響應(yīng)曲線法、經(jīng)驗試湊法等。即按“先副后主”、“先比例后積分最后微分”的次序整定。兩個控制器采用串聯(lián)控制方式，主控制器的輸出作 為副控制器的給定值，而由副控制器的輸出來控制執(zhí)行器的的動作。顯然本方案系統(tǒng)中的滯后包括了內(nèi)膽容量的滯后和盤管傳輸?shù)臏?，且前者的滯后時間一般要遠大于后者。 通過實驗獲得有限對測試數(shù)據(jù)（ xi, yi） ,本文 利用這些數(shù)據(jù)來求取近似函數(shù) y= f ( x) 。 第二：運用（兩點）計算法求時間常數(shù) T和滯后 時間τ。將實際測量到的鍋爐內(nèi)膽溫度數(shù)據(jù)進行仿真，則得到圖 。選定為 10%，然后將調(diào)節(jié)器改為手動運行。 電加熱鍋爐盤管出口溫度的串級控制 12 測試步驟 測試時選擇盤管出水口溫度（也可根據(jù)實驗需要選擇另外兩個溫度測試點處的溫度）作為被控量，實驗之前先將儲水箱中貯足水量，將鍋爐內(nèi)膽打滿水。非線性因素：在不同負(fù)荷、不同設(shè)定值條件下測試； 同一負(fù)荷、同一設(shè)定值下正、反擾動，全面掌握特性。 階躍響應(yīng)曲線法建模 在被控系統(tǒng)處于開環(huán)穩(wěn)定時，使輸入量（調(diào)節(jié)閥）作階躍式變化，記錄被控過程輸出的變化曲線，直至進入新的穩(wěn)態(tài)。 2) 實驗設(shè)計： 變量的選擇，輸入信號的形式、 大小，正常運行信號還是附 加試驗信號，數(shù)據(jù)采樣速率，辨識允許的時間及確定量測儀器等。 它 是一個實際系統(tǒng)模型化的過程。 圖 運行策略 進行以上各個環(huán)節(jié)后，盤管出口水溫滯后的工程已經(jīng)基本完成。對于復(fù)雜 的工程，監(jiān)控系統(tǒng)必須設(shè)計成多分支、電加熱鍋爐盤管出口溫度的串級控制 9 多層循環(huán)嵌套式結(jié)構(gòu)，按照預(yù)定的條件，對系統(tǒng)的運行流程及設(shè)備的運行狀態(tài)進行有針對性選擇和精確的控制。 圖 水溫控制窗口 選中“水溫控制”窗口圖標(biāo)，單擊“動畫組態(tài)”，進入動畫組態(tài)窗口，開始編輯畫面。 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)介紹 過程控制實驗室 THPCAT2試驗裝置鍋爐溫度控制系統(tǒng)由 鍋爐、水泵、溫度變送器、電動調(diào)節(jié)閥、盤管等構(gòu)成。 制作動畫顯示畫面： 動畫制作分為靜態(tài)圖形設(shè)計和動態(tài)屬性設(shè)置兩個過程。如編寫控制程序（腳本程序），選用各種功能構(gòu)件等。主要的組態(tài)操作包括：定義工程的名稱，編制工程菜單，設(shè)計封面圖形，確定自動啟動的窗口，設(shè)定動畫刷新周期，指定數(shù)據(jù)庫存盤文件名稱及存盤時間等。它作為數(shù)據(jù)采集與過程控制中的專用軟件，伴隨著集散型控制系統(tǒng)的出現(xiàn)為人熟知，處于自動控制系統(tǒng)的監(jiān)控層，支持各種工控設(shè)備和常見的通信協(xié)議。本文依次設(shè)計單回路 PID、串級 PID、串級 Smith 預(yù)估三種控制方案分別對該系統(tǒng)進行仿真研究，在 過程控制實驗室 THPCAT2試驗裝置上 ，利用 MCGS 實現(xiàn)溫度參數(shù)的實時采集和 友好的界面設(shè)計，并利用 OPC 技術(shù)，建立 MCGS 與Matlab的無縫連接，由 Matlab送控制量給組態(tài)軟件，實現(xiàn)對過程變量的采集和控制。史密斯預(yù)估補償控制 雖然在原理上早已成功，但其控制規(guī)律在模擬儀表上不易實現(xiàn)，阻礙了其在工業(yè)上的應(yīng)用，現(xiàn)在可以用計算機作為控制器，通過軟件的方法實現(xiàn)史密斯預(yù)估補償控制規(guī)律。 在控制領(lǐng)域中的經(jīng)典方法是 Smith O J 在 1959年提出的預(yù)估補償算法 [4]。 4. 用于克服被控過程的非線性 在過程控制中，一般的被控過程都存在著一定的非線性。能提高了系統(tǒng)的工作頻率，對負(fù)荷變化的適應(yīng)性較強 。所謂具有純滯后的過程，指的是：對象的純滯后時間τ與對象的慣性時間常數(shù) Tm之比 τ/Tm≥ 程 [1]。 （楷體 1 號居 中 ） 畢業(yè)設(shè)計 （論文） （楷體初號加粗居中） 題 目： 電加熱鍋爐盤管出口溫度的串級控制 學(xué) 院： 自動化學(xué)院 專 業(yè)： 自動化 （以上宋體四號居中） 摘要 Ⅰ 摘 要 （宋體、三號、加粗、居中） 現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過程中，不少控制對象普遍存在純滯后的現(xiàn)象 ， 如化工、加熱過程等 。 關(guān)鍵詞： 大滯后系統(tǒng)； PID 控制 ；串級控制； Smith 預(yù)估 Abstract Ⅱ Abstract (Times New Roman、 16磅、加粗、居中 ) （ Times New Roman 、 12磅） The pure lag widely exists in some modern industrial process, such as chemical industry and heating processes. This lag is not conducive to the control of system , sometimes it even could cause serious damages to system stability. In the cascade control system of electrically heated boiler and coil outlet temperature， it is crucial to cope with its lag. Based on MCGS , the model of boiler coil outlet temperature hysteresis system which consists of puter, boilers, pumps, temperature transmitters and electric control valve is measured . In this paper three schemes , singleloop PID control , cascade PID control and cascadesmith control , are adopted in the case of less control demanding . The process variables， control variables and set points are live updated between MCGS and MATLAB by OPC(OLE for Process Control). Experiments demonstrate the feasibility of three schemes, which can well achieve the control of temperature. Keywords: Large timedelay system； PID control； Cascade control； Smith controller 目錄 Ⅲ 目 錄 （宋體、三號、加粗、居中） 摘要 （中文） ???????????????????????????? I （英文） ???????????????????????????? II 第一章 概述 ???????????????????????????? 1 課題意義與研究背景 ?? ???????????????????? 1 本文研究的主要內(nèi)容 ?????????????????????? 2 第二章 監(jiān)控組態(tài)工程設(shè)計 ?????????????????????? 3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)介紹 ????????????????????????? 4 制作工程畫面 ????????????????????????? 5 構(gòu)建實時數(shù)據(jù)庫 ???????????????????????? 7 設(shè)備 窗口 ??????????????????????????? 8 運行策略 ??????????????????????????? 8 第三章 鍋爐盤管出口溫度的建模 ??????????????????? 10 建模的概念 ?????????????????????????? 10 建模步驟 ?????????????????????????? 10 建模方法 ?????????????????????????? 10 階躍響應(yīng)曲線法建模 ?????????????????????? 11 獲取模型方法 ???????????????????????? 11 測試步驟 ?????????????????????????? 11 模型參數(shù)的確定 ???????????????????????? 16 模型校驗 ???????????? ????????????? 17 第四章 盤管出口溫度的串級控制的仿真分析 ?????????? 19 盤管出口溫 度單回路 PID 控制 ??? ????????????? 19 盤管出口溫 度串級 PID 控制 ???? ???????????? 20 串級控制結(jié)構(gòu)結(jié)合 Smith預(yù)估控制器的控制方案 ????????? 22 第五章 基于 OPC 技術(shù)的 盤管出口溫度的實時控制 ?????????? 25 OPC 技術(shù) ??????????????? ?????????? 25 Matlab 作為客戶端訪問 OPC 服務(wù)器的通信流程 ?????????? 26 基于 OPC 實現(xiàn) MATLAB 與 MCGS 的實時通訊 ?? ?????????? 29 目錄 Ⅲ 結(jié)束語 ???????????????????????????????? 30 致謝 ???????????????????????????????? 31 參考文獻 ?????????????????????????????? 32 電加熱鍋爐盤管出口溫度的串級控制 1 第一章 概述 課題意義與研究背 景 現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過程中，不少控制對象普遍存在純滯后的現(xiàn)象，如化工、加熱過程等。 串級控制 系統(tǒng)與單回路系統(tǒng)相比，它能改善過程的動態(tài)特性，提高了系統(tǒng)控制質(zhì)量能迅速克服進入副回路的二次擾動。只要在設(shè)計時把變化劇烈幅度大的擾動包含在副回路中，即可以大大削弱其對主被控量的影響。但是大林算法的參數(shù)也很難確定，由于工業(yè)生產(chǎn)過程被控對象的時變性和不確定性，使得該算法只能方便對模型參數(shù)確定的系統(tǒng)進行有效的控制 [3