加热器温度控制

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1、学号11750112过程控制课程设计设计说明书加热器温度控制起止日期：2014年6月30日至2014年7月色日学生姓名王玮泽班级2011电气1成绩指导教师（签字）控制与机械工程学院2014年7月4日天津城建大学课程设计任务书2013-2014学年第2学期控制与机械工程学院电气工程及其口动化专业班级1姓名王玮泽学号11750112课程设计名称：过程控制设计题目：加热器温度控制完成期限：自2014年6月30日至2014年7月—日共丄周设计依据、要求及主要内容：一、设计任务加热器出口温度在阶跃扰动A/=1.5九4DC作用下，其输出响应数据如下

2、:t/s012345678y4.04.04.24.54.85.15.45.75.8t/s91011•■•ooy5.855.96.0•••6.0试根据实验数据设计一个超调量＜25%的无差控制系统。具体要求如下:（1）根据实验数据选择一定的辨识方法建立对象的数学模型；（2）根据辨识结果设计符合要求的控制系统（控制系统原理图、控制规律选择等）;（3）根据设计方案选择相应的控制仪表；（4）对设计的控制系统进行仿真，整定运行参数。二、设计要求采用MATLAB仿真；需要做出以下结果：(1)超调量(2)峰值时间(3)过渡过程时间(4)余差(5)第一个

3、波峰值(6)第二个波峰值(7)衰减比(8)衰减率(9)振荡频率(10)全部P、I、D的参数(11)PID的模型(12)设计思路三、设计报告课程设计报告要做到层次清晰，论述清楚，图表正确，书写工整；详见“课程设计报告写作要求”。四、参考资料[1]何衍庆.工业生产过程控制（1版）.北京：化学工业出版社，2004[2]邵裕森.过程控制工程.北京：机械工业出版社2000[3]过程控制教材指导教师（签字）：教研室主任（签字）：批准日期:摘要在工业生产中必然地要求对加热炉内的温度进行有效的控制，使之保持在某一特定的范围内。而温度的维持又要求燃料在炉

4、内稳定地燃烧。加热炉燃烧过程是受随机因素干扰的，具有大惯性、纯滞后的非线性过程。本设计针对加热炉燃烧控制系统，主要介绍的控制方案有单冋路控制系统、串级比值控制系统、单交叉限幅控制系统、双交叉限幅控制系统，并对每一种控制方案进行了理论分析。运用MATLAB软件对温度控制系统进行了较为全面的仿真和性能分析。通过分析比较可以得出结论，双交叉限幅对加热炉温度的控制优于其它的控制方案。双交叉限幅的炉温控制系统使煤气流量和空气流量相互限制，既防止了燃烧中冒黑烟，也防止了空气过剩，达到控制加热炉温度，提高煤气燃烧率，避免环境污染等目的。关键词：加热炉

5、；单交叉限幅控制；双交叉限幅控制；MATLAB仿真目录绪论1第一章测试法建模2第二章控制系统选型32.1串级控制系统32.2干扰同时作用于副回路和主回路42.3控制仪表52.4温度传感器52.5温度变送器6第三章控制系统进行仿真103.1MATLAB/S1MUL1NK软件简介10小结12参考文献13绪论温度控制系统在国内各行各业的应用虽然已经十分广泛，但从国内生产的温度控制器來讲，总体发展水平仍然不高，同日本、美国、德国等先进国家相比，仍然有着较大的差距。成熟的温控产品主要以“点位”控制及常规的PID控制器为主，它们只能适应一般温度系统

6、控制，而用于较高控制场合的智能化、自适应控制仪表，国内技术还不十分成熟，形成商品化并广泛应用的控制仪表较少。随着我国经济的发展及加入WTO,我国政府及企业对此都非常重视，对相关企业资源进行了重组，相继建立了一些国家、企业的研发中心，开展创新性研究，使我国仪表工业得到了迅速的发展。随着新技术的不断开发与应用，近年来单片机发展十分迅速，一个以微机应用为主的新技术革命浪潮正在蓬勃兴起，单片机的应用已经渗透到电力、冶金、化工、建材、机械、食品、石油等各个行业。传统的温度采集方法不仅费时费力，而且精度差，单片机的出现使得温度的釆集和数据处理问题能

7、够得到很好的解决。温度是工业刈•象中的一个重要的被控参数。然而所釆用的测温元件和测量方法也不相同；产品的工艺不同，控制温度的精度也不相同。因此对数据釆集的精度和采用的控制方法也不相同。传统的控制方式已不能满足高精度，高速度的控制要求，如温度控制表温度接触器，其主要缺点是温度波动范围大，由于它主要通过控制接触器的通断时间比例來达到改变加热功率的目的，受仪表本身误差和交流接触器的寿命限制，通断频率很低。近几年來快速发展了多种先进的温度控制方式，如：PID控制，模糊控制，神经网络及遗传算法控制等。这些控制技术大大的提高了控制精度，不但使控制变

8、得简便，而且使产品的质量更好，降低了产品的成本，提高了生产效率。本系统要求有数据处理，显示功能等,被控对象为一阶惯性环节和一阶积分环节的组合，惯性时间常数为2s,开环增益k二10,温度控制范围为50〜150