換熱器溫度控制系統(tǒng)簡單控制系統(tǒng)-資料下載頁
2025-07-07 14:13本頁面
【正文】 調(diào)節(jié)控制參數(shù)，進(jìn)行參數(shù)整定及系統(tǒng)仿真，分析系統(tǒng)性能1. 變送測量環(huán)節(jié)可用一階環(huán)節(jié)來近似表示： 式中，與測量儀表的量程有關(guān)；≥0為流量測量環(huán)節(jié)的時(shí)間常數(shù)，單位為分(min)。在實(shí)際過程中這些參數(shù)基本不變。假設(shè)有=10%/（T/hr）（調(diào)節(jié)閥）為近似線性閥，其動(dòng)態(tài)滯后忽略不計(jì)，而且 3. 對于該控制系統(tǒng)，假設(shè)控制通道與擾動(dòng)通道的動(dòng)態(tài)特性可表示為 ； 調(diào)節(jié)器選定PID調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)為 式中為比例系數(shù)；為積分時(shí)間；為微分時(shí)間[5]。為使系統(tǒng)獲得良好的控制品質(zhì)，需要確定PID控制器的一些參數(shù)，而這些參數(shù)很難由計(jì)算獲得，需要通過實(shí)驗(yàn)采用飛升曲線確定該對象慣性時(shí)間和純滯后時(shí)間。由傳函的出各參數(shù)的關(guān)系如下式：； ；。 PID參數(shù)整定及系統(tǒng)仿真PID參數(shù)整定方法就是確定調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)Kp、積分時(shí)間Ti和微分時(shí)間Td，改善系統(tǒng)的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性，使系統(tǒng)過渡過程達(dá)到最為滿意的質(zhì)量指標(biāo)要求。一般可以通過理論計(jì)算確定，但誤差太大。目前，應(yīng)用最多的還是工程整定法：如經(jīng)驗(yàn)法、衰減曲線法、臨界比例帶法和反應(yīng)曲線法。臨界比例度法：首先求取在純比例作用下的閉環(huán)系統(tǒng)為等幅振蕩過程時(shí)的比例度δk和振蕩周期Tk，然后根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算出相應(yīng)的調(diào)節(jié)器參數(shù)。通常將等幅振蕩下的比例度和振蕩周期分別稱為臨界比例度和臨界周期。臨界比例度法便于使用，而且在大多數(shù)控制回路中能得到較好的控制品質(zhì)。臨界比例度法整定參數(shù)的具體步驟是：將調(diào)節(jié)器的積分作用和微分作用全部除去，在純比例的情況下，按比例度δ從大到小的變化規(guī)律，對應(yīng)于某一δ做小幅度的設(shè)定值階躍干擾，直到獲得等幅振蕩過渡過程曲線，在MATLAB中的Simulink工具箱組件中進(jìn)行系統(tǒng)的仿真如下圖： 圖11 simulink仿真方框圖[7][8]圖12 溫度單回路控制系統(tǒng)設(shè)定值跟蹤響應(yīng)（臨界振蕩曲線）（Kp=7）此時(shí)：Kp=9， Ki=0，Kd=0；即臨界比例度 δ=1Kp100%=%；由圖可得出臨界周期Tk=。表5 臨界比例度法經(jīng)驗(yàn)算式控制規(guī)律δ/%TiTdP2δkPIPID最后根據(jù)臨界比例度經(jīng)驗(yàn)算式算出各參數(shù)的整定數(shù)值：δ=，Ti=，Td=；即Kp=， Ki=， Kd=。調(diào)試得出下圖：令Kp=，Ki=，Kd=：溫度單回路控制系統(tǒng)設(shè)定值跟蹤響應(yīng)衰減比為n=≈4，符合要求 系統(tǒng)性能分析?最大偏差A(yù)：A=?超調(diào)量：?衰減比n：是過渡過程曲線上同方向的相鄰兩個(gè)波峰之比，④回復(fù)時(shí)間ts，也稱過渡時(shí)間，是指被控變量從過渡狀態(tài)回復(fù)到新的平衡狀態(tài)的時(shí)間間隔，即整個(gè)過渡過程所經(jīng)歷的時(shí)間，通常在被控變量進(jìn)入新的穩(wěn)態(tài)值得5%的范圍內(nèi)不再超出時(shí)，就認(rèn)為被控變量已達(dá)到新的穩(wěn)態(tài)值，所以ts=12min⑤余差：是指過渡過程終了時(shí)，被控變量新的穩(wěn)態(tài)值與設(shè)定值之差。即⑥振蕩周期T：是指過渡過程的第一個(gè)波峰與相鄰的第二個(gè)同向波峰之間的時(shí)間間隔[4]，即T=4min。參考文獻(xiàn)[1] 王 毅 張?jiān)缧?過程裝備控制技術(shù)及應(yīng)用 化學(xué)工業(yè)出版社[2] 陳敏恒 叢德滋 方圖南 齊明齋 化工原理 化學(xué)工業(yè)出版社 [3] 王能超 計(jì)算方法算法設(shè)計(jì)及其MATLAB實(shí)現(xiàn) 高等教育出版社16
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