基于模型的夹套式反应釜温度控制系统设计

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1、乂连键＾乂聲ＤＡＬＩＡＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ颇±享恆巧文ＭＡＳＴＥ民八ＬＤＩＳＳＥＲＴＡＴＩＯＮ幽基于模型的夹套式反应蓋湿度控制系统设计学科专业—璋却；量＿＿作者姓名萃些车＿＿＿——竺＿琴＿—＿指导教师却＿＿弯—＿２〇１６６＿＿答辩日期＿＿＿＿＿軍竺，－ｉ．■？？■＇？硕：±ｒ学位论文基于模型的夹套式反应蓋温度控制系统设计ＭｏｄｅｌＢａｓｅｄＴｅｍｅｒａ化ｒｅＣｏｎｔｒｏｌＳｓｔｅｍＤｅｓｉｎｆｂｒａＪａｃｋｅｔｅｄｐｙｇＲｅａｃｔｏｒ作者姓名：荣

2、世立学科：控制理论与控制工程、专业学号：２１３０９１１３指导教师；刘涛教授完成日期：２０１６年５月２１日夫金巧义夫＃ＤａｌｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中邑经注明引用内容和致谢的地方外，本论义不包含其他个人或集体己经发表的研究成果，也不包含其他己申请学位或其他用途使用过的成果一。与我同工作的同志对本研究所做的贡献均己在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相

3、关法律责任。学位论文题目：某千冰Ｉ聲給４如：心１《浩１您斜瓜旣似ｉ。作者签名：日期：心化年（巧Ｉ曰聲大连理工大学硕±学位论文摘要夹套式反应蓋是化工生产过程中的常用反应容器，温度控制作为夹套式反应蓋的主一一要调控手段之，长期Ｗ来是化工过程控制领域的个重要研究课题。由于反应蓋系统的间接传热方式和内部反应的复杂性，在控制工程中属于典型的时滞、大惯性、非线性系统。由于传统的控制方法具有调节温度超调量大、过波过程时间较长等明显缺点，有待于发展先进的控制算法来克服这些缺陷。针对现有夹套式反应蓋媪度控制装置控制精度不高、运行耗能高、人机交互不友好一

4、的问题，本文设计开发了套由ＰＬＣ、变频器、压缩机、加热管、热电偶、上位机等组成的温度控制系统。基于ＬａｂＶ圧Ｗ软件包开发的上位机监控系统能提供直观的人机交互界面和硬件数据通讯，便于编程实现复杂的控制算法及存储历史监控数据。ＰＬＣ在整个系统中是控制算法和被控对象间的重要纽带一，方面将反应蓋实时温度信息传送给上一位机，另方面实时接收上位机的控制信号对执行机构进行调控。针对４升的夹套式反应蓋，根据其能量传递特性，对其升温和降温响应过程建立带有时滞的积分型传递函数模型一，并且提出了种基于阶跃响应的模型参数辨识方法。为了克服传统单位反馈控制系统设计方法产生较大升降温超调量

5、的缺点，本文采用二自由一度内模控制结构，提出了个基于系统模型设计设定点跟踪和抗负载干扰的新方法，并且针对实际过程中控制信号的饱和约束问题，提出了能满足实际约束条件的控制器参数调节方法，Ｗ便于在工程实践中应用。基于设计的反应蓋温度控制系统，对本文提出的模型辨识和控制方法进行实验验证。首先，利用升温和降温阶跃实验数据建立了升温和降温过程的传递函数模型，结果表明本文提出的辨识算法能够有效辨识反应蓋温度响应特性，取得很好的拟合效果。随后基于辨识得到的响应模型整定控制系统，进行温度控制实验，通过与现有控制方法的比较，显示了本文控制算法的有效性和优越性，能够实现对反应蓋

6、湿度的精确控制。关键词：夹套式反应姿；温度控制；阶跃响应辨识；内模控制；ＬａＷＩＥＷ－－１基于模型的夹套式反应蓋温度控制系巧设计ＭｏｄｅｌＢａｓｅｄＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＣｏｎｔｒｏｌＳｙｓｔｅｍＤｅｓｉｇｎｆｏｒａＪａｃｋｅｔｅｄＲｅａｃｔｏｒＡｂｓｔｒａｃｔＪａｃｋｅｔｅｄｒｅａｃｔｏｒｉｓａｃｏｍｍｏｎｌｕｓｅｄｒｅａｃｔｉｏｎｖｅｓｓｅｌｉｎｃｈｅｍｉｃａｌｅｎｉｎｅｅｒｉｎａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｙｇｇ，＊ｆｏｒｗｈｉｃｈｔｅｍｅｉａｔｕｒｅｃｏｎ化ｏｌｉｓｔａｋｅｎａｓｏｎｅｏｆ化ｅｍａ

7、ｉｎｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓｉｎｒａｃｔｉｃｅａｎｄｐｐ，ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｈａｓｂｅｅｎａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｒｅｓｅａｒｃｈｔｏｐｉｃｉｎ化ｅｃｈｅｍｉｃａｌａｎｄｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｐｒｏｃｅｓｓｃｏｎｔｒｏｌ巧ｔｔｔｔａｎａｉｔｄｄｆｏｒａｌｏ打ｇｉｍｅ．Ｄｕｅｏ化ｅｉｎｄｉｒｅｃｈｅａｔｒｓｆｅｒｍｏｄｅｎｄ化ｅｎ化ｍａ］ｒｅａ