连续搅拌反应釜系统的设计与仿真

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1、吉林化工学院信控学院毕业设计说明书吉林化工学院毕业设计说明书连续搅拌反应釜系统的控制器设计与仿真ControllerDesignandSimulationforCSTR注：学生学号为学院教务管理系统中确定的学生学号。阅后删除此文本框。学生学号：11510210学生姓名：严新宇专业班级：自动1102指导教师：王野职称：工程师注：“职称”是指指导教师的职称。若指导教师为多人，应按上面“指导教师”先后顺序，填写对应的职称。阅后删除此文本框。起止日期：2015.03.09～2015.06.26注：专业班级规范，例如06级自动化专业1班：

2、自动060106级计算机专业1班：计算060106级电子信息工程专业1班：电信060106级测控专业1班：测控0601阅后删除此文本框。吉林化工学院JilinInstituteofChemicalTechnology吉林化工学院信控学院毕业设计说明书摘要连续搅拌反应釜（CSTR）是发酵、化工、石油生产、生物制药等工业生产过程中应用最广泛的一种化学反应器，其控制质量直接影响到生产的效益和质量指标。对连续搅拌反应釜通过控制内部的工艺参数，如温度、压力、浓度等稳定，保证反应的正常运行。本文针对连续搅拌反应釜的数学模型，应用泰勒展开得到

3、了线性状态空间表达式，在此基础上设计了LQR控制器，仿真结果表明，控制效果令人满意。本设计将CSTR的非线性动态模型进行了输入输出线性化，得到CSTR线性状态空间模型。设计出连续搅拌反应釜的极点配置控制器并对系统进行仿真。设计出连续搅拌反应釜的LQR控制器并对其系统进行仿真。并对两种控制方法的控制效果进行了比较。关键词：连续反应搅拌釜；LQR控制器；MATLAB仿真I吉林化工学院信控学院毕业设计说明书AbstractContinuousstirredtankreactor(CSTR)isthemostwidelyusedinfe

4、rmentation,chemicalengineering,petroleumproduction,biopharmaceuticalandotherindustrialproductionprocessasachemicalreactor,controlthequalitydirectlyaffecttheproductionefficiencyandqualityindex.Forcontinuousstirredtankreactorbycontrollingtheprocessparameters,suchastemp

5、erature,pressure,concentrationandsoon,ensurethenormaloperationofthereaction.Inthispaper,basedonacontinuousstirredreactormathematicalmodel,theapplicationofTaylorexpansionisobtainedforthelinearstatespacerepresentation,onthisbasis,designtheLQRcontroller.Simulationresult

6、sshowthatthecontroleffectissatisfactory.Inthispaper,thenonlineardynamicmodelofCSTRislinearized,andtheCSTRlinearstatespacemodelisobtained.Thepoleassignmentcontrollerforcontinuousstirredtankreactorwasdesignedandthesimulationofthesystemwascarriedout.TheLQRcontrollerofth

7、econtinuousstirredtankreactorisdesignedandthesystemissimulated.Thecontroleffectofthetwocontrolmethodsiscompared.KeyWords:ContinuousStirredTank;LQRController;MATLABSimulation3吉林化工学院信控学院毕业设计说明书目录摘要IAbstractII第1章绪论21.1课题背景及目的意义21.2国内研究现状21.3国外研究现状31.4连续反应搅拌釜的控制技术41.5仿真技

8、术41.5.1数字仿真概述41.5.2MATLAB仿真软件81.6本设计的主要研究内容10第2章连续搅拌反应釜的数学模型122.1连续搅拌反应釜结构122.2连续搅拌反应釜仿真模型的建立142.3非线性模型的线性化17第3章极点配置控制器的设计与仿真193.1极