【62页】基于ATLAB的过程控制系统仿真研究.doc文档精品范文
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种语言之所以能迅速的普及。
显示出如此旺盛的生命力，有其不同于其二〇〇五年六月十三日星期它语言的特点。
与等高级语言相比。
不但在数字语言的表达与解释方面表现出人机交互高度致。
年，世界上第台分散控制系统在美国公司问世，从而揭开统，实现定值控制。
这与当时生产水平是相适应的。
第二阶段是发展阶段，以现代控制理论为主要基础，以微型计算机和高档仪表为工具，对较复二〇〇五年六月十三日星期杂的工业过程进行控制。
这阶段的建模理论在线辨识和实时控制已突破前期形式，继而涌现了大量的先进控制系统和高级控制策略，如克服对象特性时变和环境干扰等不确定影响的自适应控制，消除因模型失配而产生不良影响的预测控制等。
这阶段的这阶段的主要任务是克服干扰和模型变化，满足复杂的工艺要求，提高控制质量。
形式，继而涌现了大量的先进控制系统和高级控制策略，如克服对象特性时变和环境干扰等不确定影响的自适应控二〇〇五年六月十三日星期杂的工业过程进行控制。
这阶段的建模理论在线辨识和实时控制已突破前期部分内容简介如使物料按比例配制的比值控制，克服大滞后的预估器，克服干扰的前馈控制和串级控制等等，这阶段的主要任务是稳定系统，实现定值控制。
这与当时生产水平是相适应的。
第二阶段是发展阶段，以现代控制理论为主要基础，以微型计算机和高档仪表为工具，对较复二〇〇五年六月十三日星期杂的工业过程进行控制。
这阶段的建模理论在线辨识和实时控制已突破前期形式，继而涌现了大量的先进控制系统和高级控制策略，如克服对象特性时变和环境干扰等不确定影响的自适应控制，消除因模型失配而产生不良影响的预测控制等。
这阶段的主要任务是克服干扰和模型变化，满足复杂的工艺要求，提高控制质量。
年，世界上第台分散控制系统在美国公司问世，从而揭开了过程控制崭新的页。
分散控制系统也叫集散控制系统，它综合了计算机技术控制技术通信技术和显示技术，采用多层分级的结构形式，按总体分散管理集中的原则，完成对工业过程的操作监视控制。
由于采用了分散结构和冗余等技术，使系统的可靠性极高，再加上硬件方面的开放式框架和软件方面的模块化形式，使得它组态扩展极为方便，还有众多的控制算法几十至上百种较好的人机界面和故障检测报告功能。
经过多年的发展，它已日臻完善，在众多控制系统中，显示出出类拔萃的风范，因此，可以毫不夸张地说，分散控制系统是过程控制发展史上的个里程碑。
第三阶段是高级阶段，目前正在来到。
控制系统仿真的含义控制系统仿真是建立在控制系统模型基础之上的控制系统动态过程试验，目的是通过试验进行系统方案论证，选择系统结构和参数，验证系统的性能指标等如果这种试验是在计算设备上实现的，就称为计算机仿真。
矩阵实验室简介矩阵实验室语言是公司于年推出的，它集数值分析信号处理系统控制和图形处理于体，构成了个方便的界面友好的用户环境。
在我国，自动控制领域已广泛地应用这种语言。
年的公司推出了交互式模型输人与模拟环境动态系统软件，使得在自动控制系统领域的应用得到很大发展。
种语言之所以能迅速的普及。
显示出如此旺盛的生命力，有其不同于其二〇〇五年六月十三日星期它语言的特点。
与等高级语言相比。
不但在数字语言的表达与解释方面表现出人机交互高度致。
还具有如下特点超强的数值运算功能在环境中，有超过种的数字统计科学及工程方面的函数可供使用，而且使用简单快捷强大的数据可视化功能的图形功能使用户可以进行视觉数据处理和分析开放的架构和可延拓的特性除内部函数外所有主包文件和各工具包都是可读可改的源文件，用户可以检查算法，修改现在函数。
甚至加入自己的函数。
构成新的工具包丰富的工具箱最常用的有控制系统工具箱图像处理工具箱神经网络工具箱信号处理工具箱小波工具箱等等。
动态系统软件包简介是运行在环境下，用于建模仿真和分析动态系统的软件包，如图所示为软件系统组成。
它包括个庞大的结构方块图模型，用户可以既快捷又方便地对系统进行建模，仿真而不必写任何代码程序，并且可以在屏幕上显示数据以及输出数据和图形。
本身就是种用来实现计算机仿真的软件工具，它是的个附加组件，用来提供个系统级的建模与动态仿真的工具平台用模块组合的方法使用户能够快速准确地创建动态系统的计算机模型。
同时，也为控制领域提供大量的仿真模型，以满足控制领域不同用户的需要。
模型可以用来模拟几乎所有可遇到的动态系统，如模拟线性或非线性连续或离散或者两者的混合系统。
同时，是开放式的，允许用户定制自己的模块和模块库，而且它比较详实的帮助系统便于应用。
对于建模，提供了个图形化的用户界面，可以直接用鼠标点击和拖二〇〇五年六月十三日星期拉模块的图标建模。
这是以前需要用编程语言明确地用公式表达微分方程的仿真软件包所无法比拟的。
包括个由信号源接受器线性和非线性组件以及中间的连接器件组成的模块库，同时可以根据用户自己的需要创建相应的模块。
主控界面复杂控制系统界面简单控制系统界面参数的测试简单系统投运串级控制系统的应用前馈反馈系统的投运比值调节系统简单均匀控制对象特性的测试数据分析，实验报告界面实验结果保存界面图软件系统组成目前，随着软件的不断升级和计算机技术的飞速发展，已经在学术和工业领域得到了广泛的应用，世界上很多知名的大公司已经使用作为产品设计和开发的工具。
控制系统仿真的般步骤建立系统的数学模型。
如对象特性测试参数测试简单系统的投运简单均匀控制系统串级控制系统的应用前馈反馈系统的投运等实验内容的数学模型。
建立系统的仿真模型，即设计算法，并用计算机程序实现。
它是系统的数学模型，并且能被计算机所接受并能在计算机上运行。
运行仿真模型，进行仿真实验，再根据仿真实验的结果，进步修正系统数学模型和仿流量来控制换热器出口水的温度维持所需值，提高出水的品质，保证工艺产品的质量，并最大限度地利用能源。
常规控制如图是由模块实现的控制系统的仿真图图控制系统的仿真图二〇〇五年六月十三日星期图控制仿真曲线控制器的参数由法来整定。
整定公式是比例增益积分时间常数微分时间常数。
经计算。
如图中的曲线所示，峰值时间调节时间很长，大概需要。
控制器的参数由法来整定整定公式比例增益积分时间常数微分时间常数。
二〇〇五年六月十三日星期经计算。
如图中的曲线所示，超调量峰值时间调节时间。
控制器的参数由准则整定准则比例增益积分增益。
所以，。
如图中的曲线所示，超调量峰值时间调节时间。
人工整定由以上结果可见，用这些经典的方法算出的参数不定能满足控制要求，实际控制过程中，也是通过手动调节这些参数以获得好的控制性能的。
对所研究的系统，经过多次尝试不同的参数，得到以下组参数，可以取得较好的控制性能。
。
如图中的曲线所示，过程控制的峰值时间过程控制的调节时间。
实际控制系统仿真理想微分控制的实际效果并不理想，因此，在实际应用中，通常采用含有实际微分的控制算式。
在计算机直接数字控制系统中，通常采用以下三种实际微分控制算式。
算式由于实际的控制回路都可能存在高频干扰，因此设级低通滤波器，则传递函数为式式中二〇〇五年六月十三日星期下图为算式的结构模型图算式结构模型算式二式实际积分时间实际微分时间实际放大倍数。
算式二的结构模型如图所示图算式二结构模型算式三式算式三的结构模型如图所示，二〇〇五年六月十三日星期图算式二结构模型三种算法的实际仿真模型由搭建，如图所示图三种算法的仿真模型二〇〇五年六月十三日星期图三种实际仿真曲线通过人工调整控制器的参数得出三种算式仿真出的曲线，如图所示是三种实际的仿真曲线比较。
通过曲线比较，可以看出，对于本设计中的换热器对象模型，应用算是的实际控制时效果比较好，其调节时间和超调量优于其他两种控制。
史密斯预估控制系统仿真由于工业过程都具有不同程度的时间滞后，给过程控制带来了困难。
滞后时间与采样周期之比，反映了控制的难度。
随着值的增加，控制难度相应增加，当接近或者超过时，采用普通的控制效果很差，般采用预估计控制。
预估补偿控制器是建立在模型基础上的种控制算法，它能使具有大纯滞后的系统具有更好的控制性能。
它的特点是预先估计出过程在基本扰动下的动态特性，然后由预估器进行补偿，力图使被延迟了的被调量超前反映到控制量，使控制提前动作，从而明显地减小超调量并加速调节过程。
其控制结构如图所示。
二〇〇五年六月十三日星期图基本的预估控制图为被控对象的传递函数，为纯滞后时间，为对象的无滞后传递函数，为控制器的传递函数，为补偿函数。
从图中可得到式由上式可知，当设置了补偿函数后，反馈信号中已不存在时间滞后，仅与和有关，因此起到了补偿作用。
由模块实现仿真如下图所示图预估控制系统的仿真图系统中参数采用手动整定的，仿真曲线如图中二〇〇五年六月十三日星期的曲线所示，图中的曲线为控制仿真曲线。
图预估控制与控制的仿真曲线超调量调节时间误差带。
从图中的响应曲线可以明显的看出常规的仿真得到的响应曲线有超调量，明显不如预估控制的好。
串级控制系统串级控制系统结构单回路控制系统般情况下都能满足正常生产要求，但是当对象的容量滞后较大，负荷或干扰变化比较剧烈比较频繁，或是工艺对产品质量提出的要求很高时，采用单回路控制方法就不再有效了，于是就出现了串级控制系统。
如图为换热器的串级控制原理图。
二〇〇五年六月十三日星期蒸汽冷流体图串级控制系统原理图在串级调节系统中，由于引入个闭合的副回路，不仅能迅速克服作用于副回路的干扰，而且对作用于主对象的干扰也能起到加速克服的作用。
副回路具有先调，粗调，快调的特点主回路具有后调细调慢调的特点，并对于副回
