換熱器溫度控制系統簡單控制系統-資料下載頁
2025-07-07 14:13本頁面
【正文】 調節(jié)控制參數，進行參數整定及系統仿真，分析系統性能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；≥0為流量測量環(huán)節(jié)的時間常數，單位為分(min)。在實際過程中這些參數基本不變。假設有=10%/（T/hr）（調節(jié)閥）為近似線性閥，其動態(tài)滯后忽略不計，而且 3. 對于該控制系統，假設控制通道與擾動通道的動態(tài)特性可表示為 ； 調節(jié)器選定PID調節(jié)器，其傳遞函數為 式中為比例系數；為積分時間；為微分時間[5]。為使系統獲得良好的控制品質，需要確定PID控制器的一些參數，而這些參數很難由計算獲得，需要通過實驗采用飛升曲線確定該對象慣性時間和純滯后時間。由傳函的出各參數的關系如下式：； ；。 PID參數整定及系統仿真PID參數整定方法就是確定調節(jié)器的比例系數Kp、積分時間Ti和微分時間Td，改善系統的靜態(tài)和動態(tài)特性，使系統過渡過程達到最為滿意的質量指標要求。一般可以通過理論計算確定，但誤差太大。目前，應用最多的還是工程整定法：如經驗法、衰減曲線法、臨界比例帶法和反應曲線法。臨界比例度法：首先求取在純比例作用下的閉環(huán)系統為等幅振蕩過程時的比例度δk和振蕩周期Tk，然后根據經驗公式計算出相應的調節(jié)器參數。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，而且在大多數控制回路中能得到較好的控制品質。臨界比例度法整定參數的具體步驟是：將調節(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，對應于某一δ做小幅度的設定值階躍干擾，直到獲得等幅振蕩過渡過程曲線，在MATLAB中的Simulink工具箱組件中進行系統的仿真如下圖： 圖11 simulink仿真方框圖[7][8]圖12 溫度單回路控制系統設定值跟蹤響應（臨界振蕩曲線）（Kp=7）此時：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 臨界比例度法經驗算式控制規(guī)律δ/%TiTdP2δkPIPID最后根據臨界比例度經驗算式算出各參數的整定數值：δ=，Ti=，Td=；即Kp=， Ki=， Kd=。調試得出下圖：令Kp=，Ki=，Kd=：溫度單回路控制系統設定值跟蹤響應衰減比為n=≈4，符合要求 系統性能分析?最大偏差A：A=?超調量：?衰減比n：是過渡過程曲線上同方向的相鄰兩個波峰之比，④回復時間ts，也稱過渡時間，是指被控變量從過渡狀態(tài)回復到新的平衡狀態(tài)的時間間隔，即整個過渡過程所經歷的時間，通常在被控變量進入新的穩(wěn)態(tài)值得5%的范圍內不再超出時，就認為被控變量已達到新的穩(wěn)態(tài)值，所以ts=12min⑤余差：是指過渡過程終了時，被控變量新的穩(wěn)態(tài)值與設定值之差。即⑥振蕩周期T：是指過渡過程的第一個波峰與相鄰的第二個同向波峰之間的時間間隔[4]，即T=4min。參考文獻[1] 王 毅 張早校 過程裝備控制技術及應用 化學工業(yè)出版社[2] 陳敏恒 叢德滋 方圖南 齊明齋 化工原理 化學工業(yè)出版社 [3] 王能超 計算方法算法設計及其MATLAB實現 高等教育出版社16
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