基于MATLAB的鍋爐液位控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真

文檔從互聯(lián)網(wǎng)中收集，已重新修正排版，word格式支持編輯，如有幫助歡迎下載支持。摘要近年來，在工業(yè)控制中，隨著工業(yè)技術(shù)的不斷改進(jìn)和發(fā)展，鍋爐液位的過程控制系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用，為了確保鍋爐的控制系統(tǒng)的正常運(yùn)行，控制系統(tǒng)中要求鍋爐的液位往往需要維持在某一個(gè)設(shè)定值上或者只允許在某一個(gè)小范圍內(nèi)進(jìn)行變化。在工業(yè)生產(chǎn)中，為保證工業(yè)生產(chǎn)的安全進(jìn)行，控制過程中需要確保鍋爐中的液體不會(huì)產(chǎn)生溢出，人們對鍋爐的控制系統(tǒng)的各項(xiàng)參數(shù)的要求愈來愈高。而在實(shí)際的工業(yè)生產(chǎn)中，被控對象常常具有時(shí)延、非線性等特點(diǎn)，采用一般的控制方法將很難得到很好的控制效果。所以，對時(shí)延、非線性對象的先進(jìn)控制方法進(jìn)行研究，優(yōu)化工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的控制水平，具有很重要的意義。鍋爐液位的控制大多應(yīng)用PID控制方法。PID參數(shù)整定通常是在得到控制對象的數(shù)學(xué)模型后，根據(jù)相關(guān)的整定規(guī)則，進(jìn)行在線調(diào)節(jié)。本畢業(yè)設(shè)計(jì)中所提到的雙容水箱液位控制系統(tǒng)是在國內(nèi)外相關(guān)實(shí)驗(yàn)裝置的基礎(chǔ)上，通過考慮其性能指標(biāo)，自行設(shè)計(jì)的模擬多種對象特性的實(shí)驗(yàn)設(shè)備。雙容水箱的結(jié)構(gòu)雖然簡單但在高水平、復(fù)雜的控制系統(tǒng)中，此類系統(tǒng)仍是大多數(shù)，是最基本的過程空竹系統(tǒng)。復(fù)雜過程控制系統(tǒng)往往是建立在簡單控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上。本設(shè)計(jì)應(yīng)用所學(xué)的過程控制知識(shí)，采用MATLAB對鍋爐水位控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真。關(guān)鍵詞：鍋爐液位,MATLAB,PID控制,雙容水箱Iword格式支持編輯，如有幫助歡迎下載支持。#形圖，其詳細(xì)數(shù)據(jù)比較如下表：干擾類型J 控制類型的調(diào)節(jié)時(shí)間""-\單回路控制調(diào)節(jié)時(shí)間（秒）串級(jí)控制調(diào)節(jié)時(shí)間（秒）無干擾250200一次擾動(dòng)500400設(shè)定值和一次擾動(dòng)同時(shí)干擾400300二次擾動(dòng)510500設(shè)定值和二次擾動(dòng)同時(shí)干擾300260一次擾動(dòng)、二次擾動(dòng)同時(shí)干擾500400設(shè)定值和一次擾動(dòng)、二次擾動(dòng)三者同時(shí)干擾500490干擾類型 控制類型的超調(diào)量串級(jí)控制超調(diào)量（％）單回路控制超調(diào)量（％）無干擾3.33%8.35%一次擾動(dòng)32.4%33%設(shè)定值和一次擾動(dòng)同時(shí)干擾32%37%二次擾動(dòng)17.57%31.46%設(shè)定值和二次擾動(dòng)同時(shí)干擾10.71%34%一次擾動(dòng)、二次擾動(dòng)同時(shí)干擾42.5%62.7%設(shè)定值和一次擾動(dòng)、二次擾動(dòng)三者同時(shí)干擾53%69%比較串級(jí)控制系統(tǒng)和單回路控制系統(tǒng)仿真圖形輸出曲線、調(diào)節(jié)時(shí)間及超調(diào)量的變化及大小我們可以看出，串級(jí)控制系統(tǒng)要比單回路控制系統(tǒng)受到干擾時(shí)反應(yīng)速度更快，對干擾的抑制力更強(qiáng)，控制效果更好。在工業(yè)生產(chǎn)中，采用串級(jí)控制的方法能為企業(yè)帶來更好的生產(chǎn)效益，同時(shí)也能起到節(jié)約資源，使原料利用最優(yōu)化、減少生產(chǎn)成本的作用。第6章結(jié)論在現(xiàn)代工業(yè)中，鍋爐是其生產(chǎn)過程中必不可少的組成部分，作為大多數(shù)工業(yè)生產(chǎn)的動(dòng)力設(shè)備，其安全性在鍋爐各項(xiàng)指標(biāo)中的地位可想而知。而鍋爐液位的控制又是決定鍋爐正常工作的前提條件。因此，本設(shè)計(jì)將利用MATLAB對鍋爐多容液位控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真，通過查找資料確定被控對象數(shù)學(xué)模型及其建立方法，采用PID的控制方式對控制系統(tǒng)中的參數(shù)進(jìn)行整定，基本上解決了鍋爐液位控制中所出現(xiàn)的問題。通過本次設(shè)計(jì)，我學(xué)習(xí)和掌握了不少之前沒有弄明白的知識(shí)點(diǎn)及思路方法，在本次設(shè)計(jì)中，在老師的指導(dǎo)及翻閱資料的情況下，我利用MATLAB軟件逐一仿真出了單回路控制系統(tǒng)和串級(jí)控制系統(tǒng)分別在一階擾動(dòng)和二階擾動(dòng)及一階、二階擾動(dòng)同時(shí)作用的仿真波形圖，通過比較和分析兩者的仿真波形圖，比較串級(jí)控制系統(tǒng)和單回路控制系統(tǒng)仿真調(diào)節(jié)時(shí)間及超調(diào)量的變化及大小我們不難看出，串級(jí)控制系統(tǒng)要比單回路控制系統(tǒng)受到干擾時(shí)反應(yīng)速度更快，對干擾的抑制力更強(qiáng)，控制效果更好。因此，采用串級(jí)控制的方法能為企業(yè)帶來更好的生產(chǎn)效益，同時(shí)也能為節(jié)約資源，使原料利用最優(yōu)化、減少生產(chǎn)成本起到很好的作用。綜合以上結(jié)論可以得出，串級(jí)控制系統(tǒng)對干擾的抑制力遠(yuǎn)遠(yuǎn)要大于單回路控制系統(tǒng)。本次設(shè)計(jì)中采用的串級(jí)控制系統(tǒng)的方法是具有可行性的。參考文獻(xiàn)［1］鄒伯敏.自動(dòng)控制理論［M］.第3版.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2009.［2］郭陽寬，王正林.過程控制工程及仿真/基于MATLAB/Simulink.北京：電子工業(yè)出版社,2009.4:110?136.［3］張建民，王濤，王忠禮.智能控制原理及應(yīng)用［M］.第1版.北京：冶金工業(yè)出版社,2003.［4］潘永湘,楊延西.過程控制與自動(dòng)化儀表［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2007.［5］鄧國揚(yáng),盛義發(fā).基于MATLAB／SIMULINK的電力電子系統(tǒng)的建模與仿真.南華大學(xué)學(xué)報(bào)，2003:35?155.［6］劉文定，王東林.過程控制系統(tǒng)的MATLAB仿真［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2009.［7］李國勇，何小剛，閻高偉.過程控制系統(tǒng)（第2版）［M］.北京：電子工業(yè)出版社,2013.［8］陳桂明，張明照.《應(yīng)用MATLAB建模與仿真》.科學(xué)出版社,2001［9］楊為民，鄔齊斌.過程控制系統(tǒng)及工程［M］.西安：西安電子科技大學(xué)出版社,2008.［10］朱磷章過程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社1995.［11］黃忠霖.控制系統(tǒng)MATLAB計(jì)算機(jī)仿真.北京.國防工業(yè)出版社,2003:85?120.［12］王紅旗.工業(yè)鍋爐汽包水位智能控制器研究與設(shè)計(jì)：［碩士學(xué)位論文］.焦作：河南理工大學(xué)，2003.［13］吳中俊,黃永紅.可編程序控制器原理及應(yīng)用.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.4:28?35.［14］于海生.計(jì)算機(jī)控制技術(shù)［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2007.[15]