基于MATLAB的鍋爐液位控制系統(tǒng)的設(shè)計與仿真_第1頁
基于MATLAB的鍋爐液位控制系統(tǒng)的設(shè)計與仿真_第2頁
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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)的正常運行,控制系統(tǒng)中要求鍋爐的液位往往需要維持在某一個設(shè)定值上或者只允許在某一個小范圍內(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產(chǎn)生溢出,人們對鍋爐的控制系統(tǒng)的各項參數(shù)的要求愈來愈高。而在實際的工業(yè)生產(chǎn)中,被控對象常常具有時延、非線性等特點,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)實驗裝置的基礎(chǔ)上,通過考慮其性能指標(biāo),自行設(shè)計的模擬多種對象特性的實驗設(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)計應(yīng)用所學(xué)的過程控制知識,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)時間""-\單回路控制調(diào)節(jié)時間(秒)串級控制調(diào)節(jié)時間(秒)無干擾250200一次擾動500400設(shè)定值和一次擾動同時干擾400300二次擾動510500設(shè)定值和二次擾動同時干擾300260一次擾動、二次擾動同時干擾500400設(shè)定值和一次擾動、二次擾動三者同時干擾500490干擾類型 控制類型的超調(diào)量串級控制超調(diào)量(%)單回路控制超調(diào)量(%)無干擾3.33%8.35%一次擾動32.4%33%設(shè)定值和一次擾動同時干擾32%37%二次擾動17.57%31.46%設(shè)定值和二次擾動同時干擾10.71%34%一次擾動、二次擾動同時干擾42.5%62.7%設(shè)定值和一次擾動、二次擾動三者同時干擾53%69%比較串級控制系統(tǒng)和單回路控制系統(tǒng)仿真圖形輸出曲線、調(diào)節(jié)時間及超調(diào)量的變化及大小我們可以看出,串級控制系統(tǒng)要比單回路控制系統(tǒng)受到干擾時反應(yīng)速度更快,對干擾的抑制力更強,控制效果更好。在工業(yè)生產(chǎn)中,采用串級控制的方法能為企業(yè)帶來更好的生產(chǎn)效益,同時也能起到節(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)的動力設(shè)備,其安全性在鍋爐各項指標(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,我學(xué)習(xí)和掌握了不少之前沒有弄明白的知識點及思路方法,在本次設(shè)計中,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)和串級控制系統(tǒng)分別在一階擾動和二階擾動及一階、二階擾動同時作用的仿真波形圖,通過比較和分析兩者的仿真波形圖,比較串級控制系統(tǒng)和單回路控制系統(tǒng)仿真調(diào)節(jié)時間及超調(diào)量的變化及大小我們不難看出,串級控制系統(tǒng)要比單回路控制系統(tǒng)受到干擾時反應(yīng)速度更快,對干擾的抑制力更強,控制效果更好。因此,采用串級控制的方法能為企業(yè)帶來更好的生產(chǎn)效益,同時也能為節(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)計中采用的串級控制系統(tǒng)的方法是具有可行性的。參考文獻(xiàn)[1]鄒伯敏.自動控制理論[M].第3版.北京:機械工業(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.過程控制與自動化儀表[M].北京:機械工業(yè)出版社,2007.[5]鄧國揚,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,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M].北京:機械工業(yè)出版社1995.[11]黃忠霖.控制系統(tǒng)MATLAB計算機仿真.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:[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:機械工業(yè)出版社,2004.4:28?35.[14]于海生.計算機控制技術(shù)[M].北京:機械工業(yè)出版社,2007.[15]

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