基于matlab的锅炉水温与流量串级控制系统的设计

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1、基于MATLAB的锅炉水温与流量串级控制系统的设计目录摘要2Abstract31概述41.1过程控制41.2串级控制系统61.3MATLAB软件71.4MCGS组态软件82PID控制器原理102.1PID控制器简介102.2PID控制系统112.3PID控制参数的整定及方法122.3.1PID控制参数的整定简介122.3.2PID控制参数整定方法123建立被控对象模型153.1被控对象建模153.2测量被控对象阶跃响应曲线163.3求取被控对象传递函数174控制方案的设计及仿真224.1设计控制系统框图224.2S

2、imulink控制系统仿真234.3仿真结果分析244.4串级控制与单回路控制系统抗干扰性能仿真265结论29致谢30参考文献31附录：英语资料及译文3239摘要本设计针对锅炉温度控制问题，综合应用过程控制理论以及近年来兴起的仿真技术、计算机远程控制、组态软件，设计了锅炉温度流量串级控制系统。首先，通过实验法建立锅炉的数学模型，得到锅炉温度与进水流量之间的传递函数，通过对理论设计的控制方案进行仿真，得到较好的响应曲线，为实际控制系统的实现提供先决条件。其次，使用智能仪表作为控制器，组建现场仪表过程控制系统，通过参数

3、整定，得到较好现场控制效果。再次，实现积分分离的PID控制算法。关键词：水温流量串级控制系统PID控制仪表过程控制系统计算机过程控制系统39AbstractThepurposeofthisthesisistodesigntheliquidlevel'sconcatenationcontrolsystemofthedoublecapacitywatertank.Thisdesignmakesfulluseoftheautomaticindicatortechnique﹑thecomputertechnique﹑the

4、communicationtechniqueandtheautomaticcontroltechniqueinordertorealizeconcatenationcontrolofwatertank'sliquid.First,Icarryouttheanalysisofthecontrolledobjects'model,andusetheexperimentalmethodtocalculatethetransferfunctionofthemodel.Next,IDesigntheconcatenation

5、controlsystemandusethedynamicsimulationtechniquetoanalyzethecapabilityofcontrolsystem.Afterwards,Idesignandsetuptheindicatorprocesscontrolsystem,realizePIDcontroloftheliquidlevelwithintelligenceindicator.Finally,Idesignandsetupthelongdistancecomputercontrolsys

6、teminvirtueofthedatacollectionmodule﹑MCGSsoftanddigitalPIDcontroller，accomplishcontrolsystemexperimentandanalyzetheoutcome.391概述1.1过程控制1．工业过程控制的发展概况自本世纪30年代以来，伴随着自动控制理论的日趋成熟，自动化技术不断地发展并获得了惊人的成就，在工业生产和科学发展中起着关键性的作用。过程控制技术是自动化技术的重要组成部分，普遍运用于石油、化工、电力、冶金、轻工、纺织、建材等

7、工业部门。初期的过程控制系统采用基地式仪表和部分单元组合仪表，过程控制系统结构大多是单输入，单输出系统，过程控制理论是以频率法和根轨迹法为主体的经典控制理论，以保持被控参数温度、液位、压力、流量的稳定和消除主要扰动为控制目的过程。其后，串级控制、比值控制和前馈控制等复杂过程控制系统逐步应用于工业生产中，气动和电动单元组合仪表也开始大量采用，同时电子技术和计算机技术开始应用于过程控制领域，实现了直接数字控制（DDC）和设定值控制（SPC）。之后，以最小二乘法为基础的系统辨识，以极大值和动态规划为主要方法的最优控制和以

8、卡尔曼滤波理论为核心的最佳估计所组成的现代控制理论，开始应用于解决过程控制生产中的非线性，耦合性和时变性等问题，使得工业过程控制有了更好的理论基础。同时新型的分布式控制系统（DCS）集计算机技术、控制技术、通讯技术、故障诊断技术和图形显示技术为一体，使工业自动化进入控制管理一体化的新模式。现今工业自动化己进入计算机集成过程系统（CIPS）时代，并依托人工智能