温度控制系统的建模与综合（论文）

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1、华中科技大学文华学院毕业设计(论文)题目：温度控制系统的建模与综合设计学生姓名：　　学号：　　　　　　学部（系）：　　　　　　　　　　专业年级：　　　　　　指导教师：　　　职称或学位：　　　目录摘要4Abstract51绪论71.1课题的目的及研究意义71.2国内外研究及发展趋势71.3几种常见的控制方法81.3.1PID控制81.3.2串级控制91.3.3智能控制101.3.4自适应控制101.4本文的主要研究内容及预期目标112被控对象的数学模型及控制策略122.1被控对象的数学模型122.2PID控制的基本理

2、论122.3PID控制器的参数整定的方法132.3.1衰减曲线法142.3.2临界比例带法142.3.3动态参数法152.3.4经验法172.3.5四种工程整定方法的比较172.4串级控制系统的设计182.4.1主、副回路的设计原则182.4.2主、副调节器的选型192.4.3主、副回路的匹配203系统的仿真研究223.1仿真环境及工具箱223.2MATLAB的主要功能223.3Simulink仿真环境233.4PID控制243.4.1单回路控制时系统仿真243.4.2串级控制时系统仿真263.4.3单回路与串级控

3、制时系统仿真对比28结束语30主要参考文献31致谢32温度控制系统的建模与综合设计摘要温度是工业控制的主要被控参数之一，如在冶金、机械、食品、化工、印染、石油加工等工业中，广泛使用各种加热炉、热处理炉、反应炉等，可是由于温度自身的一些特点，如惯性大，滞后现象严重，难以建立精确的数学模型等，给控制过程带来了难题。本文研究合适的控制方案对温度进行控制，技术要求是调节时间短，超调量为零且稳态误差在士1℃内。本文中主要以PID算法为主要研究对象。PID控制器的一个特别的优势是两个PID控制器可以一同被使用以产生更好的动态特

4、性。这被称作串联PID控制。在串级控制，有二个PID控制器控制另一个参数值。一个PID控制器担任外环控制器，例如易流动物体或者速度控制主要物质参数。另一控制器担任内环控制器，读取外环控制器的输出，通常控制改变更迅速的参数。数学上可以证明，通过使用串联的PID控制器，控制器的工作频率被增加，目标的时间常数被降低。最后针对已建立的温度控制系统利用不同的控制策略进行了实验研究。利用Matlab对不同的控制算法进行了仿真实验，通过对实验数据的研究和分析表明本文中所使用的串级控制系统的合理性和有效性。关键词:PID控制器串级

5、控制Matlab仿真TemperaturecontrolsystemofmodelingandintegrateddesignAbstractTemperatureisoneofthemainparameterscontrolledintheindustrialprocesscontrol,forexampleinthemetallurgyindustry,machineryindustry,foodindustry,chemicalindustry,printindustryandthepetroleum-pro

6、cessingindustryetc.,variouskindsofheatersandreactorsareextensivelyused.Butitisverydifficulttocontroltemperaturewellbecauseofsomecharacteristicsofthetemperatureitself.Forexampletemperature'sinertiaisgreat,it'stime-lagisseriousanditisdifficulttoestablishaccurate

7、mathematicalmodeloftheobject.Thispaperistostudyanadaptcontrolmethodtocontrolthetemperatureoftheelectricoven,thetechnologydemandofcontrolmethodis:theregulatingtimemustbeshort,theovershootmustbezeroandsteady-stateerrormustbein士1℃.ThePIDcontrolarithmeticisthemain

8、researchobjectinthisthesis.OnedistinctiveadvantageofPIDcontrollersisthattwoPIDcontrollerscanbeusedtogethertoyieldbetterdynamicperformance.ThisiscalledcascadedPIDcontrol.Incascadeco