基于matlab的过程控制系统仿真研究毕业设计论文

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1、毕业设计论文基于MATLAB的过程控制系统仿真研究摘要水箱和换热器是过程控制中的典型对象，本设计主要以水箱液位控制系统和换热器温度控制系统为例，通过建立数学模型，确定对象的传递函数。利用Matlab的Simulink软件包对系统进行了仿真研究，并对仿真结果进行了深入的分析。在水箱液位控制系统中，通过建立数学模型以及实验中对实验数据的分析，分别确定了单容、双容、三容水箱对象的传递函数。在simulink软件包中建立了各系统的仿真模型。通过对仿真曲线的研究，分析了控制器参数对系统过渡过程的影响。在换热器温度控制系统中，根据自动控制系统工艺过程，利用降阶

2、法确定了对象的传递函数。在软件包Simulink中搭建了单回路、串级、前馈—反馈控制系统模型，分别采用常规的PID、实际PID和Smith预估器对系统进行了仿真研究，通过仿真曲线的比较，分析了各种控制系统的特点。关键词：过程控制；MATLAB；仿真；水箱；换热器SimulationandResearchofProcessContro1SystemBasedonMATLABAbstractWatertankandHeatexchangeraretypicalobjectintheprocesscontrolinthedesign,Thecontrol

3、systemoftanklevelandheatinterchangeisusedasanexample.Thetransferfunctionobjectisdefinedbysettingupthemathematicalmodel.IcarryonsimulationresearchonthesystembyusingMatlab’ssimulinksimulation.anddeeplyanalyzetheresultofthesimulation.Inthesystem,whichcontrolthelevelofthetank.Thet

4、ransferfunctionofasingle-tank,double-tank,three-tankisdefinedbysettingupmathematicalmodelandanalyzingdate.Simulationmodelofallsystemsetupsimulinksimulation.Theeffectthatcontrollerparametercomposesonthesystemisanalyzedthroughtheresearchonthesimulationcuvers.Inthecontrolsystemof

5、heatinterchange.Thedesignusesreductionmethodanddefinesthetransferfunctionoftheobject.accordingtothetechnicalprocessintheautomaticsystem.Thecontrolsystemmodelofsingleloop,cascade,feedforward-feedbackisestablished.Simulationresearchontheresystemiscarriedonthroughusingconventiona

6、lPID,theactualPIDandSmithpredictor,Whilethecharacteristicsthosecontrolsystemarecompared.Keywords:ProcessControl;Matlab;Simulation;Watertanks;Heatexchanger目录摘要IAbstractII第一章引言11.1过程控制简介11.2过程控制的发展11.3控制系统仿真的含义21.4矩阵实验室Matlab简介21.5动态系统软件包Simulink简介31.6控制系统仿真的一般步骤4第二章过程控制系统概述52.1

7、过程控制中常见的控制系统52.1.1单回路控制系统52.1.2串级控制系统52.1.3前馈控制系统62.1.4前馈—反馈控制系统72.2通道特性对控制质量的影响82.2.1干扰通道特性对控制质量的影响82.2.2控制通道特性对控制质量的影响82.3控制器参数对系统的影响102.4控制器控制规律的选择102.5控制器参数整定11第三章液位控制系统的仿真研究123.1单容水箱液位控制系统123.1.1单容水箱数学模型123.1.2控制方案143.1.3单容水箱的Simulink仿真143.2双容水箱液位控制系统173.2.1双容水箱数学模型173.2.

8、2控制方案193.2.3双容水箱的Simulink仿真193.3三容水箱液位控制系统233.3.1三容水箱的系统建模233