载热体前馈-反馈控制系统仿真

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1、内蒙古科技大学本科生课程设计论文题目=载热体前馈-反馈控制系统仿学生姓名：孙乐学号：0867112302专业：测控技术与仪器班级:08-3班指导教师：李琦2011年11月30日内蒙古科技大学课程设计任务书课程名称控制系统仿真设计题目载热体前馈■反馈控制系统仿真指导教师李琦时间2011.11.28〜2011.12.02一、教学要求1、理解载热体前馈-反馈控制系统的组成及其工作原理；2、裳握使用Matlab/Simulink软件对控制系统的建模与仿真的方法；3、掌握控制器的设计方法，以及控制器参数整定和优化的

2、方法。二、设计资料及参数设计资料详见《过程控制系统的Matlab仿真》（刘文定主编）9.1.3节。本设计涉及到的控制原理、过程控制系统等内容参考相关专业课教学内容。设计参数：见《过程控制系统的Matlab仿真》（刘文定主编）9.1.3节。三、设计要求及成果1、利用Simulink建立载热体前馈-反馈控制系统仿真模型，采用前馈反馈控制和串级控制两种方案。2、设计以上系统中控制器的参数，观察仿真结果，比较各种参数下的系统响应曲线，内容验证仿真结果的正确性；3、撰写不少于3000字的设汁报告。设计报告要求提交纸

3、质文档，设计报告包括设计背景、设计原理、设计过程、结果分析等儿个部分，要求给出设计模型图以及仿真结果图。相关Matlab/Simulink设计文件要求提交电子文档。四、进度安排收集和查阅资料（一天）Matlab/Simulink建模（两天）控制系统设计与优化（一天）编写技术设计书（一天）五、评分标准课程设计成绩评定依据包括以下儿点：1）工作态度（占10%）；2）基本技能的掌握程度（占20%）；3）方案的设计是否可行和优化（40%）；4）课程设计技术设计书编写水平（占30%）o分为优、良、屮、合格、不合格五

4、个等级。考核方式：设计期间教师现场检查；评阅设计报告。六、建议参考资料1、《控制系统数字仿真与CAD》，李国勇，电子工业出版社，2011年1月第2版2、《过程控制系统的Matlab仿真》，刘文定，机械工业出版社,2009年2月第1版目录摘要MATLAB是一种高性能、强大的数据处理软件，它包含科学计算、图像处理、仿真分析等各个方面，MATLAB不仅流行于控制界，在机械工程、生物工程、语音处理、图像处理、信号分析、计算机技术等各行各业中都有极广泛的应用。本次课程设计是在理解了载热体前馈■反馈控制系统的组成及其

5、工作原理的基础上，用Matlab/Simulink软件对相应的控制系统进行建模与仿真，并对控制器参数进行整定和优化，使整个控制系统达到最稳定的状态。关键词：MATLAB；前馈■反馈控制系统；Simulink仿真;第一章前言1.1研究背景传热是最普遍的一种现象，儿乎所有的工程领域都会遇到一些在特定条件下的传热问题，包括传热同时发生的复杂传热问题。现代科学技术突飞猛进，传热学的工程应用研究也已跨越传统的能源动力，工艺过程节能的范畴，在材料的制造和加工、航天技术的发展、信息技术的温控、生物技术、医学等不同领域都

6、有涉及。特别是高技术的发展。正面临着温度场、速度场、浓度场、电磁场、光场、声场、化学势场等各种场相互耦合下的热量传递过程的控制。1.2研究目的在换热器出口温度控制系统由于冷、热流体的流量，热传导等很多因素导致控制系统作用不及吋，反应迟钝、最大偏差大、过渡时间长、抗干扰能力差、控制精度低。而工艺上对换热器出口温度的要求很高，采用单闭环控制系统难以达到理想的控制效果。前馈■反馈串级控制系统能够达到的主要目的有：1•使工艺介质达到规定的温度。对工艺介质进行加热或冷却，已使化学反应或其他工艺过程都顺利地进行，使工

7、艺过程在规定的温度范围内进行。2.吸收热量。在生产过程中加入吸收的热量或除去放出的热量，使工艺过程在规定的温度范围内进行。3.使工艺介质改变相态。根据工艺过程的要求，有时加热使工艺介质汽化或冷凝除热，使气相物料液化等，最终能够克服来自副回路的各种干扰，维持控制系统的稳定。1.3研究前景目前，换热器的过程控制仍多采用传统的PID控制算法。因此，对现有的控制算法进行优化，或者找到一种更优的控制策略具有非常重要的意义。而通过MATLAB仿真，分析比较儿种控制方法在系统参数发生变化时的控制结果，证明提出的控制方法

8、取得了较好的控制效果，在时滞过程的控制中具有一定的应用前景。第二章换热器的相关技术参数及特性2.1换热器的特性换热器的静态特性方程为其中G「G2分别为工艺介质及载热体的流量；T”、丁2,分别为工艺介质及载热体的出口温度；“、C2分别为工艺介质及载热体的比热容。2.2换热器的静态放大增益：1•工艺介质入口流量6对出口温度Tg的影响（即通道的静态增益KJ通道的增益可根据通道输出变量增益A©与输入变量增量AG之比得到，即AG,两者为