过程控制课程设计燃油加热炉温度控制系统-

过程掌握课程设计燃油加热炉温度掌握系统过程掌握课程设计燃油加热炉温度掌握系统《过程掌握》课程设计题 目: 燃油加热炉温度掌握系统班 级:学 号:姓 名:同组人员:任课教师:张虹完成时间:20231030日目录一、设计任务及要求 3二、被控对数学模型建模及对象特性分析 321对象数学模型的计算及仿真验证 322对象特性分析 5三、掌握系统设计 53 、 1 基 本 控 制 方 案--------------------------------------------------------------------53 、 2 控 制 仪 表 选 型--------------------------------------------------------------------93 、 3 参 数 整 定 计 算-------------------------------------------------------------------1034掌握系统MATLAB仿真 103 、 5 仿 真 结 果 分 析-------------------------------------------------------------------11四、设计总结 12一、设计任务及要求,烧制过程中需要对温度加以掌握,对一个燃油炉装置进展如下试验,在温度掌握稳定到500℃时,在开环状态下将执行器的输入燃油流量增加大约25,即Iq1.2T/h,t100s后完毕,等间隔pt(点) 20的无差温度掌握系统。pt(点) 20的无差温度掌握系统。℃)(℃)0123456789100051、2、1、1、1、0、0、0、0、44076841179981665411121314151617181920210、0、0、0、0、0、0、0、0、0、0、4539332721150906030100具体设计要求如下:依据试验数据选择肯定的辨识方法建立对象的模型;依据辨识结果设计符合要求的掌握系统(给出带掌握点的掌握流程图,掌握,选择掌握规律);SAMA图;依据设计方案选择相应的掌握仪表(DDZ-Ⅲ),绘制原理接线图;对设计系统进展仿真设计,首先按对象特性法求出整定参数,然后按4:1衰减曲线法整定运行参数。用MCGS进展组态设计。二、被控对数学模型建模及对象特性分析2、1对象数学模型的计算及仿真验证依据矩形脉冲响应数据,得到阶跃响应数据,并进展相应的归一化处理,得:℃00、51、44 2、07 1、68 1、41 1、17t(s)010020030040050060070080090010000、990、810、660、54y00、51、944、015、677、188、359、34101510811135y*00.037014503000425053806260700076108100851t(s)11001200130014001500160017001800190020232100℃0、450、390、330、270、210、150、090、060、030、010、00y118012、19125212791300131513241330133313341334y*08840.91409380958097409860992099709990999134K=y(∞)/Δu=0、5336(℃/％)Matlab程序如下:clear;yi=[00、51、442、071、681、411、170、990、810、660、540、450、390、330、270、210、150、090、060、030、010、00];、188、359、3410、1510、8111、13、1513、2413、313、3313、3413、34];ym=[00、0370、1450、3000、4250、5380、6260、7000、7610、8100、8510、8840、9140、9380、9580、9740、9860、9920、9970、99911]plot(t,yi)%画出脉冲响应曲线holdon;plot(t,ys)%画出单位阶跃响应曲线holdon;gridon;figure;plot(t,ym)%画出归一化阶跃响应输出曲线gridon;42420864200500100015002023250011脉冲响应及阶跃响应输出曲线1.91.9X:900Y:0.81.8.7.6.5X:400Y:0.425.4.3.2.100500100015002023250000000000归一化输出曲线从图中取y*(t1)=0、4,y*(t2)=0、8,得:t1=382s,t2=882st1/t2=0、433<0、46,2阶传函。:

TT12(T

t(1.741)2 t

,TT1 2

1 (t2.16

t。21 2 2得到对象传递函数为:得到对象传递函数为::2、2对象特性分析为二阶自衡对象,没有纯延迟环节。自衡率=三、掌握系统设计3、1根本掌握方案

11、88,响应速度=K

KT=0、0021,从设计的简约性与有用性考虑,首先考虑单回路的掌握方法,由于对象的容量较大,,,所以经过认真比较,,但就是掌握效果更好的串级掌握方法。为了更好的反响串级方式相对于单回路的优点,小组打算用两种掌握方法都试验一下,用事实说话。〔1〕,,选用PID掌握规律。单回路系统掌握原理图如下::依据对象特性整定参数(承受齐勒格-尼克尔整定方法):调整阀增益Gv

mA)204最终整定参数如下最终整定参数如下:δ=0、85ετ=0、112; kc=、5τ:5,程序:clc;num=K0;den=conv([419,1],[166,1]);StepResponse0.160.140.12StepResponse0.160.140.120.1i mA0.060.040.020050010001500Time(sec)202325003000:τ=60,T=700=30;参数带入PID掌握器之后震荡猛烈,稳定性差,所以kc减小,适当增加Td,经过屡次kc=3,Ti=120,Td=200;SIMULINK仿真图(带扰动)如下:很明显,调整速度慢,而且超调过大,所以舍弃这种方法。(2)串级掌握方式:1、扰动分析:压力、流量、成分与热值等原料:进料量、进料温度,拥有客服克燃料油影响,,其所属扰动包含了较多扰动,即可能多的扰动可进入副回路。串级掌握系统中,由于引进了副回路,不仅能快速抑制作用于副回路内的干扰,也能加速抑制主回路的干扰。副回路具有先调、初调、快调的特点 主回路具有后调、细调、慢调的特点,对副回路没有完全抑制干扰的影响能彻底加以消退。2、在串级掌握系统中,主、副调整器所起的作用不同。主调整器起定值掌握作用,副调整器起随动掌握作用,这就是选择调整器规律的根本动身点。在燃油炉温度串级掌握系统中,我们选择原料油出口温度为主要被控参数,选加热炉串级掌握系统有较大容量滞后,所以,主回路选择PID调整作为主调整P3、调整阀:从安全考虑,选气开,K为正v副对象:调整阀开,炉膛温度上升,K为正p2副调整器:Kc2

为正,即反作用调整器主对象:炉温上升,出口温度上升,K为正p1主调整器:Kc1

为正,即反作用调整器K为正,切主调时主调不转变作用方式c24、掌握流程图Gf2(s)Gf2(s)Gf1(s)Y(t)Gc1(s)Gc2(s)Gv〔s〕 Gp2(s)Gp1(s)Gm2(s)Gm1(s)掌握系统SAMA3.2..............1、温度变送器主回路的变送器传函:变送器选用DDZ-500度,故所设计的的范围为420750度。副对象为炉膛温度比较高,故所选的变化的范围6001000主回路的变送器传函:副回路的变送器传函:依据设计要求变送器检测温度范围较大,选择NHR-M32智能温度变送器,测量范围为0—1300 C。副回路的变送器传函:掌握器要求具有PID调整功能,选择HR-WP模糊PID自整定调整器原理接线图阀门的选择由于燃油具有较强的腐蚀性,里面的残渣比较多,而且由于安全性的要求,所以,经过比较最终打算选择气动蝶阀,最大流量大于4、8t3、3由上面争论可知主回路选用PID掌握,副回路选用P掌握,所以参数整定如下:1、副回路参数整定K调整副环。将主调整器Kp1

1,KI1K

与 设为0,副调器KKD1 KK

1KkcP掌握器Kc2

、2、主回路整定:K将副调整器Kc2

=6,主回路参加PID,逐步调整 、 、KTTc1 I1 D1KTT

的值,使输出符合要求,登记此时的3.4 Simulink仿真图(带扰动)如下要求,登记此时的将两者比较如下:分析:经过改进,3%,符合掌握要求,并且调整时间也有很大程度上改善,通过与单回路PID掌握比照可以觉察系统的动态特有很大改善。扰动分析:从图中可以瞧出,2500s2的干扰信号,串级掌握对,又可以瞧出的串级掌握的优越性。3、5仿真结果分析通过仿真结果可以瞧到,,有效抑制扰动,路,,提高了系统的工作频率;对二次扰动有很强的抑制力量;,本设计选择串级掌握系统。四:设计总结此次课程设计---,使用到了过程掌握系统很多方面的学问,包括串级掌握系统分析、建模与仿真,串级掌握系统整定方法,PID调整器的参数工程整定,串级掌握系统的性能分析等。刚开头设计时,,考虑到主被控变量就是加热炉温度,允许波动的范围很小,P掌握考虑到假设引入积分