精馏塔顶温度控制系统设计与仿真课程设计

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1、过程控制工程课程设计——精馏塔顶温度控制系统设计与仿真过程控制课程设计毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作者签名：　　　　　日　期：　　　　　指导教师签名：　　　　　日　　期：　　　　　使用授权说明本人完全了解

2、大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名：　　　　　日　期：　　　　　~27~过程控制课程设计学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出

3、重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权　　　　大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日~27~过程控制课程设计一、研究对象图1精馏塔顶温度控制问题某精馏塔的工艺流程如图1所示，现要求对精馏

4、段灵敏板温度T进行有效的控制，以确保塔顶产品的质量。图1中，F为进料量，它受上游流程控制，为精馏段灵敏板温度T的主要干扰之一，其它干扰包括进料组成与温度变化、塔底蒸汽量变化、塔顶回流冷凝后温度变化等；R为塔顶冷回流量，拟作为精馏段温度T的控制手段，u为调节阀VR的相对输入信号（以DDZIII型为例，当输入电流为4mA时，对应相对输入信号为0%；当输入电流为20mA时，对应相对输入信号为100%），Pp为泵出口压力，Pt为精馏塔顶压力。Pp受塔顶产品调节阀VD开度的影响，变化范围较大；而精馏塔顶压力Pt的变化可基本忽略。图1中Tm、Rm、Fm分别为T、R、F的测量值。为

5、便于控制方案研究，假设如下：（1）该精馏塔的静态工作点为T0=110℃，F0=40T/hr（吨/小时），R0=20T/hr，Pp0=0.9MPa，Pt0=0.86MPa，u0=25%，fV0=75%。这里，fV为调节阀VR相对流通面积。（2）精馏段温度T的测量范围为0~160℃，进料量F的测量范围为0~100T/hr，塔顶冷回流量R的测量范围为0~50T/hr。T、R、F的测量值Tm、Rm、Fm均用%来表示，即Tm、Rm、Fm的最小值为0，最大值为100。（3）流量测量仪表的动态滞后忽略不计；而温度测量环节可用一阶环节来近似，温度测量环节的一阶时间常数，单位为分。（4

6、）假设控制阀VR为线性阀，其动态滞后忽略不计，动态特性可表示为。（5）对于塔顶冷回流对象，假设控制通道与扰动通道的动态特性可表示为：，。其中为控制阀VR相对流通面积的变化量，%；T2基本不变，这里设~27~过程控制课程设计分；、K2、Kd2在一定范围内变化，这里设、K2、Kd2的变化范围分别为分；(T/hr)/%；(T/hr)/MPa。（1）对于温度对象，假设控制通道与扰动通道的动态特性可表示为；；其中对象特性参数均可能在以下范围内变化：℃/(T/hr)，分，分；℃/(T/hr)，分，分。二、研究任务对于上述被控过程，假设被控变量T所受的主要扰动为进料量F与泵出口压力

7、Pp的变化，而且变化范围为：T/hr，MPa；另外，被控变量T的设定范围为℃。试应用单回路、串级、前馈、Smith预估补偿、比值、选择等控制方法，设计至少2套控制系统，通过调节塔顶冷回流量达到控制精馏塔顶温度T的目的。对于每一套控制方案，具体要求：1、说明所采用的控制方案以及采用该方案的原因，并在工艺流程上表明该控制系统。2、确定控制阀VR的气开、气关形式，确定所用控制器的正反作用方式，画出控制系统完整的方框图（需注明方框图各环节的输入输出信号），并选择合适的PID控制规律。3、在SIMULINK仿真环境下，对所采用的控制系统进行仿真研究。具体步骤包