管式加熱爐溫度前饋-反饋控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、過程控制課程設(shè)計(jì)報(bào)告管式加熱爐溫度前饋-反饋控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)生：專業(yè)：自動(dòng)化班級(jí)： 重慶大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院2012年10目錄前言11 管式加熱爐系統(tǒng)描述11.1 管式加熱爐的一般結(jié)構(gòu)11.2 管式加熱爐傳熱方式21.3 管式加熱爐工藝流程21.4 主要控制參數(shù)、操作參數(shù)及影響因素32 方案設(shè)計(jì)32.1 方案一32.2 方案二43 管式加熱爐溫度控制系統(tǒng)模型的建立53.1 前饋-反饋控制系統(tǒng)傳遞函數(shù)53.2 過程響應(yīng)分析73.3 PID控制算法83.4 PID 控制各參數(shù)的作用84 MATLAB/Simulink仿真94.1 用ITAE 方法設(shè)計(jì)控制器94.2 用Ziegler-Nichols方法設(shè)計(jì)

2、控制器115 基于MATLAB/Simulink的仿真135.1 前饋-反饋控制與單回路控制模型的比較135.2 基于ITAE方法的仿真模型145.2.1 ITAE的PI控制模型仿真145.2.2 ITAE的PID控制模型仿真155.3基于Ziegler-Nichols方法的仿真模型155.3.1 Ziegler-Nichols的PI控制仿真模型155.3.2 Ziegler-Nichols的PID控制仿真模型166 報(bào)告總結(jié)17參考文獻(xiàn)17前言管式加熱爐是石油煉制、化纖工業(yè)、石油化工和化學(xué)行業(yè)主要的工藝設(shè)備之一，作用是將物料加熱至工藝所要求的溫度，具有操作方便, 自動(dòng)化水平高, 加工成本低,

3、 傳熱效率高等優(yōu)點(diǎn)。1967年4月，世界上第一臺(tái)步進(jìn)梁式加熱爐由美國(guó)米蘭德公司設(shè)計(jì)而成，之后，日本中外爐公司設(shè)計(jì)的世界上第二座步進(jìn)梁式加熱爐于1967年5月投產(chǎn)。70年代末，發(fā)達(dá)工業(yè)國(guó)家己經(jīng)進(jìn)入大型連續(xù)加熱爐計(jì)算機(jī)控制的實(shí)用階段，但控制策略還主要局限于燃燒控制。目前，加熱爐的模型化及計(jì)算機(jī)最優(yōu)控制的研究不斷深入，并且己經(jīng)取得了很多成果，發(fā)達(dá)工業(yè)國(guó)家利用這些成果已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了加熱爐的模型化和計(jì)算機(jī)最優(yōu)控制，取得了良好的控制效果，獲得了巨大的生產(chǎn)效益。最近幾年來，隨著工業(yè)的快速發(fā)展，需要消耗大量的能源，并且環(huán)境污染問題越來越突出，節(jié)省能源、保護(hù)環(huán)境已被人們所接受，成為今后科學(xué)技術(shù)發(fā)展的方向。因此，通過

4、國(guó)內(nèi)加熱技術(shù)在工業(yè)行業(yè)的應(yīng)用情況的總結(jié)及對(duì)比分析，可以預(yù)見出國(guó)內(nèi)加熱爐的發(fā)展方向及趨勢(shì)。對(duì)于現(xiàn)在講品種、講效益的時(shí)代，一個(gè)加熱爐的自動(dòng)化水平的高低和加熱形式的多樣性，決定了該加熱爐適應(yīng)的生產(chǎn)行業(yè)。但是隨著計(jì)算機(jī)控制技術(shù)和電子技術(shù)的發(fā)展，用計(jì)算機(jī)來控制加熱爐的智能控制系統(tǒng)進(jìn)行加熱已成為一個(gè)新的發(fā)展方向。目前，國(guó)外已研究出多種加熱爐控制模式，實(shí)際應(yīng)用各有所長(zhǎng)。我國(guó)加熱爐微機(jī)自動(dòng)控制起步較晚，但也取得了很大的進(jìn)展，但迄今為止，國(guó)內(nèi)加熱爐的控制（常規(guī)儀表控制或計(jì)算機(jī)控制）大多還處于人工經(jīng)驗(yàn)、單值設(shè)定值控制階段。為此，鞍山市戴維冶金科技開發(fā)有限公司經(jīng)過長(zhǎng)期的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐，通過對(duì)加熱爐加熱過程分析，組成了一支

5、由熱工、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制工程師和專家為主體的攻關(guān)隊(duì)伍，并與清華大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)與自動(dòng)控制方面的教授、專家合作，開發(fā)出了“軋鋼加熱爐加熱過程優(yōu)化與智能控制系統(tǒng)”，該系統(tǒng)在鞍鋼新軋線材廠、天鋼高速線材廠和唐鋼棒線材廠的生產(chǎn)實(shí)踐中得到了應(yīng)用，經(jīng)過長(zhǎng)期現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)實(shí)踐的檢驗(yàn)與考核，通過企業(yè)的驗(yàn)收與鑒定，給企業(yè)帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)效益，受到有關(guān)企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)，冶金爐熱工、冶金自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)、軋鋼專業(yè)專家及加熱工人的好評(píng)。國(guó)內(nèi)各種形式的加熱爐發(fā)展到現(xiàn)在，還不能講那一種形式是最先進(jìn)、最成熟的，都多多少少存在一些問題，還有待我們?nèi)ヌ剿鳎绺鳠峁?shù)之間和設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)之間的定量關(guān)系，控制系統(tǒng)和調(diào)節(jié)系統(tǒng)的最優(yōu)化，但計(jì)算機(jī)

6、控制加熱爐系統(tǒng)是一種發(fā)展方向。1 管式加熱爐系統(tǒng)描述1.1管式加熱爐的一般結(jié)構(gòu)管式加熱爐包括5部分，分別是:對(duì)流室、輻射室、通風(fēng)系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)及余熱回收系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)中包括:鋼結(jié)構(gòu)、爐管、爐墻(內(nèi)襯)、燃燒器、孔類配件等。通風(fēng)系統(tǒng)：將燃燒用空氣引入燃燒器，并將煙氣引出爐子，可分為自然通風(fēng)方式和強(qiáng)制通風(fēng)方式。對(duì)流室：對(duì)流室是由輻射室出來的煙氣進(jìn)行對(duì)流傳熱的部分，對(duì)流室熱負(fù)荷約占加熱爐負(fù)荷的20%30%。輻射室：通過火焰或高溫?zé)煔膺M(jìn)行輻射傳熱，是加熱爐熱交換的主要場(chǎng)所。輻射室直接受火焰沖刷，溫度較高、所用材料的強(qiáng)度、耐熱性定要好，其熱負(fù)荷一般占加熱爐熱負(fù)荷的70%80%，是加熱爐最重要的部位。燃燒系統(tǒng)

7、：是使燃料霧化并混合空氣，使之燃燒的產(chǎn)熱設(shè)備，燃燒器可分為燃料油燃燒器，燃料氣燃燒器和油一氣聯(lián)合燃燒器。余熱回收系統(tǒng)：用以進(jìn)一步回收離開對(duì)流室煙氣中的余熱?；厥辗椒ㄓ?種:一是通過余熱供燃燒用的空氣來回收，使回收的熱量再次返回爐中，稱為“空氣預(yù)熱方式”。另一種是采用同加熱爐完全無關(guān)的其它介質(zhì)回收熱量，稱為“余熱鍋爐”方式，一般采用強(qiáng)制循環(huán)方式，盡量放到對(duì)流室頂部。1.2 管式加熱爐傳熱方式管式加熱爐的工藝過程就是燃料燃燒釋放出熱量和油介質(zhì)或者其他介質(zhì)吸收熱量，使其升溫，產(chǎn)生相變或同時(shí)產(chǎn)生裂化和反應(yīng)等的過程，是供熱和吸熱的過程。燃料在爐膛內(nèi)燃燒后，10001500的高溫?zé)煔庵饕暂椛涞姆绞綄⒋蟛?/p>

8、分熱量傳給輻射管的外表面，再通過爐管的金屬壁以全傳導(dǎo)的方式傳遞給爐管的內(nèi)表面，又以對(duì)流方式傳遞給在爐管中流動(dòng)的介質(zhì)，使之加熱到工藝上要求的溫度。以較少的傳熱面積，消耗較少的燃料，來完成既定的加熱任務(wù)，是加熱爐的基本工藝要求。1.3 管式加熱爐工藝流程Q2TITOV1Q1圖1 管式加熱爐工作流程圖被控對(duì)象為管式加熱爐單元，待加熱物料經(jīng)過對(duì)流段的對(duì)流傳熱和輻射段的輻射傳熱加熱至工藝要求的溫度。待加熱物料進(jìn)入加熱爐時(shí)溫度為TI ,流量為Q1。加熱爐輻射段的爐管接受燃燒器火焰和煙氣的輻射傳熱。燃料流量為Q2 ，燃料流量調(diào)節(jié)閥為V1。在燃燒器中，燃料與空氣混合燃燒，產(chǎn)生的熱量被輻射段爐管內(nèi)的物料吸收。燃

9、燒產(chǎn)生的煙氣帶走大量熱量，這些熱量在對(duì)流段進(jìn)行回收。最終產(chǎn)品(熱物料)的溫度為TO，流量為Q1。1.4 主要控制參數(shù)、操作參數(shù)及影響因素被加熱物料爐出口溫度（TO）：被加熱物料的爐出口溫度是加熱爐操作中最重要的一個(gè)控制參數(shù)，它的穩(wěn)定與否，直接影響著后續(xù)工藝過程的平穩(wěn)操作和優(yōu)化，影響到產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量，影響著加熱爐的長(zhǎng)周期安全運(yùn)行，因此必須控制被加熱物料出口溫度的穩(wěn)定，把加熱爐出口溫度控制在適當(dāng)?shù)恼`差范圍內(nèi)，但在實(shí)際操作中，影響加熱爐出口溫度穩(wěn)定的干擾因素有物料流量（QI）、進(jìn)料溫度（TI）、燃料壓力（P2），這些因素都會(huì)影響到爐出口溫度的穩(wěn)定，使?fàn)t出口溫度偏離控制指標(biāo)?？刂葡到y(tǒng)的作用，就是要通

10、過控制調(diào)節(jié)輸入燃料的流量（Q2）即控制燃料閥（V1）來克服各種干擾，使加熱爐出口溫度達(dá)到工藝上規(guī)定的要求。2方案設(shè)計(jì)2.1 方案一假設(shè)：燃料流量Q2為以恒定值，即燃料的壓力P2為以恒定值。方案：?jiǎn)位芈房刂葡到y(tǒng)。圖 2 單回路溫度控制系統(tǒng)圖3 單回路溫度控制系統(tǒng)框圖分析：由圖2可知，如果采用單回路控制系統(tǒng)，當(dāng)物料壓力或物料流量變化時(shí)，先影響爐膛溫度，然后通過傳熱過程，逐漸影響原料油的出口溫度。而溫度調(diào)節(jié)器T C 是根據(jù)原料油的出口溫度TO與設(shè)定值Tsp的偏差進(jìn)行控制。當(dāng)物料部分出現(xiàn)干擾后，經(jīng)過一段時(shí)間后，溫度檢測(cè)單元檢測(cè)到溫度變化，開始做出相應(yīng)，但此時(shí)已有一部分物料的溫度沒有達(dá)到要求，且已經(jīng)流出

11、加熱爐，當(dāng)生產(chǎn)工藝對(duì)物料出口溫度TO要求嚴(yán)格時(shí)，上述簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)不能滿足要求。結(jié)論：?jiǎn)位芈房刂葡到y(tǒng)并不能及時(shí)產(chǎn)生控制作用，對(duì)物料輸入端的干擾不能及時(shí)響應(yīng)，導(dǎo)致物料溫度控制質(zhì)量差。2.2 方案二方案：前饋-反饋控制圖4前饋-反饋控制系統(tǒng)圖 5 前饋-反饋控制系統(tǒng)框圖分析：通常的反饋控制系統(tǒng)中,對(duì)干擾造成一定后果,才能反饋過來產(chǎn)生抑制干擾的控制作用，因而產(chǎn)生滯后控制的不良后果。為了克服這種滯后的不良控制，用傳感器接受干擾信號(hào)后，在還沒有產(chǎn)生后果之前插入一個(gè)前饋控制作用，使其剛好在干擾點(diǎn)上完全抵消干擾對(duì)控制變量的影響，因而又得名為擾動(dòng)補(bǔ)償控制。前饋控制恰好能夠解決方案一中滯后影響，因此在在物料入口端

12、加入一個(gè)流量檢測(cè)裝置，檢測(cè)物料流量，同時(shí)將信號(hào)反饋到調(diào)節(jié)器中與溫度檢測(cè)共同作用調(diào)節(jié)閥，達(dá)到控制物料出口端溫度的作用。考慮燃料壓力對(duì)燃料的影響，在燃料入口端再加入一個(gè)流量檢測(cè)裝置，避免了輸入燃料壓力的波動(dòng)對(duì)燃料流量的影響。結(jié)論：這種方案解決了因?yàn)榧訜釡笠鸬奈锪铣隹诙藴囟鹊淖兓?，提高了物料溫度控制的精度，是一種切實(shí)可行的方案。3 管式加熱爐溫度控制系統(tǒng)模型的建立3.1 前饋-反饋控制系統(tǒng)傳遞函數(shù)加熱爐的對(duì)象特性一般從定性分析和實(shí)驗(yàn)測(cè)試獲得。從定性角度出發(fā)，可看出其熱量的傳遞過程是：爐膛熾熱火焰輻射給爐管，經(jīng)熱傳導(dǎo)，對(duì)流傳熱給工藝介質(zhì)。所以與一般傳熱對(duì)象一樣，具有較大的時(shí)間常數(shù)和純滯后時(shí)間。特別

13、是爐膛具有較大的熱容量，滯后更為顯著，因此加熱爐屬于一種多容量的調(diào)節(jié)對(duì)象。根據(jù)若干實(shí)驗(yàn)測(cè)試，并作一些簡(jiǎn)化，可以用一階環(huán)節(jié)加純滯后來近似，其時(shí)間常數(shù)和純滯后時(shí)間與爐膛容量大小及工藝介質(zhì)停留時(shí)間有關(guān)，爐膛容量大，停留時(shí)間長(zhǎng)，則時(shí)間常數(shù)和純滯后時(shí)間大，反之亦然。將圖 5 的模型轉(zhuǎn)化為：圖 6 轉(zhuǎn)化后的系統(tǒng)框圖由上圖可以得：（1）（2）則：（3）圖 7 干擾通道模型干擾通道傳遞函數(shù)為：（4）為了消除干擾L對(duì)輸出溫度的影響，則式（4）中C=0.（5），Gm為一純滯后過程，因此可以采用帕德逼近（Pade approximation）算法將其近似為一階模型。（6）而GmL的滯后時(shí)間非常短，可近似認(rèn)為GmL=

14、1.2. 則根據(jù)公式（5）可得到GFF的傳遞函數(shù)：（7）3.2 過程響應(yīng)分析圖 8 根軌跡圖、開環(huán)伯德圖和閉環(huán)伯德圖系統(tǒng)的過程響應(yīng)傳遞函數(shù)為：（8）從圖8中可以看出，系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)的特征根都分布在虛軸的左半平面，因此系統(tǒng)是穩(wěn)定的，從伯德圖上可以看出開環(huán)系統(tǒng)的相角裕量=134，幅值裕量K=17.3dB，因此系統(tǒng)具有較強(qiáng)的抗干擾能力，系統(tǒng)的截止頻率0=0.186 rad/s，截止頻率太小，導(dǎo)致系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差非常大。圖 9 系統(tǒng)階躍響應(yīng)曲線穩(wěn)態(tài)值：0.555穩(wěn)態(tài)誤差：44.4%上升時(shí)間：2.69s從階躍響應(yīng)曲線可以看出，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差的確非常大，為了對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行校正，必須加入控制算法，即Gc。3.

15、3 PID控制算法PID 控制是工業(yè)生產(chǎn)過程中被廣泛采用的一種控制方法，是生產(chǎn)過程自動(dòng)控制的發(fā)展歷程中歷史最久、生命力最強(qiáng)的基本控制方法。在工業(yè)過程控制中，90%以上的控制系統(tǒng)回路具有PD 結(jié)構(gòu)。在目前的溫度控制領(lǐng)域，應(yīng)用十分廣泛，即使在科技發(fā)達(dá)的日本，PID 在其溫度控制應(yīng)用中仍然占80%的比例。PID 控制原理PID 控制器是一種線性控制器，如圖所示。它根據(jù)給定值r(t)與實(shí)際輸出值y(t)構(gòu)成控制偏差e(t)，即表示e(t)=r(t)-y(t)。將偏差的比例、積分和微分通過線性組合構(gòu)成控制量，對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行控制，故稱PID 控制器。圖 10 PID控制系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)圖系統(tǒng)由模擬控制器和被控

16、對(duì)象組成，其控制規(guī)律為：（9）3.4PID 控制各參數(shù)的作用其中Pk是比例系數(shù)，Ti是積分時(shí)間常數(shù)，Td是微分時(shí)間常數(shù)。簡(jiǎn)單的說，模擬PID控制器的各個(gè)環(huán)節(jié)的作用如下：(1)比例環(huán)節(jié)：即成比例地反映控制系統(tǒng)的偏差信號(hào)e(t)，偏差一旦產(chǎn)生，控制器立即產(chǎn)生作用以減小誤差。(2)積分環(huán)節(jié)：主要用于消除靜差，提高系統(tǒng)的無差度，積分作用的強(qiáng)弱取決于積分時(shí)間常數(shù)Ti，Ti 越大，積分作用越弱，反之則越強(qiáng)。(3)微分環(huán)節(jié)：能反應(yīng)偏差信號(hào)的變化趨勢(shì)（變化速率），并能在偏差信號(hào)值變得太大之前，在系統(tǒng)中引入一個(gè)有效的早期修正信號(hào)，從而加快系統(tǒng)的動(dòng)作速度，減小調(diào)節(jié)時(shí)間。系統(tǒng)的過程響應(yīng)傳遞函數(shù)為：由過程控制課程學(xué)習(xí)

17、可知，PID 參數(shù)調(diào)節(jié)主要有Ziegler-Nichols、ITAE 等經(jīng)驗(yàn)方法，下面我們就Ziegler-Nichols、ITAE 兩種方法確定控制器參數(shù)。4 MATLAB/Simulink仿真4.1 用ITAE 方法設(shè)計(jì)控制器系統(tǒng)的過程響應(yīng)傳遞函數(shù)為時(shí)，相應(yīng)的ITAE參數(shù)，如下表所示表1 ITAE 方法PID參數(shù)經(jīng)驗(yàn)公式采用PI 控制時(shí)，運(yùn)用相關(guān)公式計(jì)算可得控制其參數(shù)為:（10）（11）得到控制器的傳遞函數(shù)：（12）通過MATLAB 繪制系統(tǒng)采用ITAE 方法PI 控制時(shí)的階躍響應(yīng)曲線其程序?yàn)椋簁c=3.8;taui=1.85;Gc=tf(kc*taui 1,taui 0);td=0.72

18、;P1=tf(-td/2 1,td/2 1);G1=tf(1.248,4 1);Gp=P1*G1; Gc1=feedback(Gc*Gp,1)step(Gc1);輸出結(jié)果為：圖11 ITAE 方法PI控制輸出結(jié)果采用PID控制時(shí)，運(yùn)用相關(guān)公式計(jì)算可得控制參數(shù)為：（13）（14）（15）得到控制器的傳遞函數(shù)：（16）通過MATLAB繪制系統(tǒng)采用ITAE方法PID控制時(shí)的節(jié)約響應(yīng)曲線其程序?yàn)椋簁c=5.52;taui=1.36;taud=0.28;Gc=tf(kc*taui*taudtaui 1,taui 0);td=0.72;P1=tf(-td/2 1,td/2 1);G1=tf(1.248,4

19、 1);Gp=P1*G1; Gc1=feedback(Gc*Gp,1)step(Gc1);輸出結(jié)果為：圖12 ITAE 方法PID控制輸出結(jié)果4.2 用Ziegler-Nichols方法設(shè)計(jì)控制器系統(tǒng)的過程響應(yīng)傳遞函數(shù)為時(shí),相應(yīng)的Ziegler-Nichols調(diào)節(jié)方法如下圖所示表2 Ziegler-Nichols調(diào)節(jié)方法采用PI控制時(shí)，運(yùn)用相關(guān)公式計(jì)算可得控制其參數(shù)為：（17）（18）得到控制器的傳遞函數(shù)：（19）通過MATLAB繪制系統(tǒng)采用Ziegler-Nichols方法PI控制時(shí)的階躍響應(yīng)其程序?yàn)椋簁c=5;taui=2.376;Gc=tf(kc*taui,1,taui,0);td=0.

20、72;P1=tf(-td/2 1,td/2 1);G1=tf(1.248,4 1);Gp=P1*G1; Gc1=feedback(Gc*Gp,1)step(Gc1);其輸出響應(yīng)曲線如下：圖13 Ziegler-Nichols方法PI控制輸出曲線采用PID控制時(shí)，運(yùn)用相關(guān)公式計(jì)算可得控制其參數(shù)為（20）（21）（22）得到控制器的傳遞函數(shù)：（23）通過MATLAB繪制系統(tǒng)采用Ziegler-Nichols方法PID控制時(shí)的階躍響應(yīng)其程序?yàn)椋簁c=6.67;taui=1.44;taud=0.36;Gc=tf(kc*taui*taudtaui 1,taui 0);td=0.72;P1=tf(-td/

21、2 1,td/2 1);G1=tf(1.248,4 1);Gp=P1*G1; Gc1=feedback(Gc*Gp,1)step(Gc1);輸出結(jié)果為：圖 14 Ziegler-Nichols方法PID控制輸出曲線經(jīng)過分析，ITAE 方法設(shè)計(jì)PID 控制相應(yīng)較快，并且超調(diào)較小，符合要求，而PI 控制超調(diào)較大，調(diào)節(jié)時(shí)間較長(zhǎng)。與Ziegler-Nichols 方法設(shè)計(jì)的PID 控制器相比，ITAE 方法調(diào)節(jié)時(shí)間短，系統(tǒng)很快穩(wěn)定，但超調(diào)較大，而Ziegler-Nichols 方法超調(diào)量較小，但調(diào)節(jié)時(shí)間較長(zhǎng)。5 基于MATLAB/Simulink的仿真5.1 前饋-反饋控制與單回路控制模型的比較圖 1

22、5 單回路控制模型 圖16 前饋-反饋控制模型系統(tǒng)階躍響應(yīng)曲線如圖17、圖18所示圖17 單回路模型階躍響應(yīng)曲線 圖18 前饋-反饋模型階躍響應(yīng)曲線比較圖17和圖18，可以發(fā)現(xiàn)，前饋-反饋控制的穩(wěn)定性明顯好于單回路控制，但是他們都存在加大的穩(wěn)態(tài)誤差。5.2 基于ITAE方法的仿真模型5.2.1 ITAE的PI控制模型仿真圖19 ITAE的PI控制模型ITAE PI控制模型的階躍響應(yīng)曲線如圖20所示圖20 ITAE PI控制模型的階躍響應(yīng)曲線5.2.2 ITAE的PID控制模型仿真圖21 ITAE的PID控制模型ITAE PID控制模型的階躍響應(yīng)曲線如圖22所示圖22 ITAE PID控制模型的

23、階躍響應(yīng)曲線5.3基于Ziegler-Nichols方法的仿真模型5.3.1 Ziegler-Nichols的PI控制仿真模型圖23 Ziegler-Nichols的PI控制仿真模型Ziegler-Nichols的PI控制模型的階躍響應(yīng)曲線如圖24所示圖24 Ziegler-Nichols的PI控制模型的階躍響應(yīng)曲線5.3.2 Ziegler-Nichols的PID控制仿真模型圖25Ziegler-Nichols的PID控制仿真模型圖26 Ziegler-Nichols的PID控制模型的階躍響應(yīng)曲線綜合上述仿真結(jié)果，我們可以得出：1. 運(yùn)用前饋控制可以很好地減小干擾對(duì)系統(tǒng)輸出的影響，提高了系統(tǒng)

24、的魯棒性。2. 運(yùn)用PID 控制時(shí)在超調(diào)量、調(diào)節(jié)時(shí)間等性能指標(biāo)均優(yōu)于PI 控制，因此，在時(shí)滯系統(tǒng)前饋-反饋控制中選用PID 控制可以得到較理想的效果。6 報(bào)告總結(jié)本文是對(duì)管式加熱爐溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，通過幾天的努力對(duì)該結(jié)構(gòu)有了較為深刻的研究，也進(jìn)一步熟悉了該系統(tǒng)的的結(jié)構(gòu)形式、工作原理及各個(gè)器件的左右和設(shè)計(jì)。課程設(shè)計(jì)期間，借用圖書館的書籍及通過網(wǎng)絡(luò)上的搜索，查閱了許多關(guān)于本設(shè)計(jì)的書籍及資料，學(xué)會(huì)了如何使用現(xiàn)有的圖書館資源。與有共同設(shè)計(jì)內(nèi)容的同學(xué)交流，分析、整理和研究課題，先確立了設(shè)計(jì)基本思路，遇到問題時(shí)查閱相關(guān)的資料，最后完成了整個(gè)設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過程中，從拿到題目，方案的設(shè)計(jì)到方案的確定，都經(jīng)過了

25、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃伎?，回路的設(shè)計(jì)，調(diào)節(jié)器的正反作用的確定，被控參數(shù)的選擇，使系統(tǒng)能夠達(dá)到設(shè)計(jì)目的。在設(shè)計(jì)過程中，其他同學(xué)曾耐心給于幫助，使我們得以最終完成這次關(guān)于管式加熱爐溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。我們以前學(xué)習(xí)的知識(shí)，根本不知道、不清楚哪些知識(shí)該用到哪些地方，什么時(shí)候用。學(xué)校安排的這次課程設(shè)計(jì)，通過自己查資料，了解情況，讓我們清楚學(xué)的知識(shí)與現(xiàn)實(shí)工業(yè)生產(chǎn)之間的聯(lián)系，使得我們對(duì)知識(shí)更加了解和鞏固。通過這次設(shè)計(jì)，我們對(duì)過程控制系統(tǒng)在工業(yè)中的運(yùn)用有了深入的認(rèn)識(shí)，對(duì)過程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟、思路有了一定的了解和認(rèn)識(shí)。我學(xué)到了控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法和步驟，拓展了知識(shí)面，有了工業(yè)工程中控制系統(tǒng)起到重要作用。與其同時(shí)，在團(tuán)隊(duì)的協(xié)作中使我們?cè)谂c人共事之中學(xué)會(huì)了交流學(xué)會(huì)合作。因?yàn)樵诮窈蟮墓ぷ髦幸粋€(gè)人獨(dú)立完成而不與他人合作，是基本不可能的，所以在這次課程設(shè)計(jì)中也鍛煉了我們的團(tuán)隊(duì)的協(xié)作精神，為今后的學(xué)習(xí)和工作積累了經(jīng)驗(yàn)，是一筆難得的財(cái)富。這次課程設(shè)計(jì)我們收獲頗豐，不僅復(fù)習(xí)鞏固了過去學(xué)習(xí)的知識(shí)，同時(shí)深入了MATLAB的編程及調(diào)試，體會(huì)到了完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目后的成