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基于Matlab/Simulink的工业炉温度控制方法研究开题报告

 2022-01-26 12:01  

全文总字数:2779字

1. 研究目的与意义及国内外研究现状

在工业生产过程中,控制对象各种各样,温度是其中普遍而且重要的物理参数之一。由于温度控制有惯性大、滞后现象,难以建立精确地数学模型。要实现可靠的测控不是一个简单的问题。随着水和蒸汽的热能应用范围的扩大,工业炉逐渐成为人类社会生产和生活各个领域不可缺少的动力机械。研究工业炉温度控制就显尤为重要。工业炉控制作为过程控制的一个典型,其动态特性具有大惯性、大延迟的特点,且伴有非线性,而其温度的可靠测控非常重要,且不易实现。

近年来快速发展的模糊控制技术,它以模糊集合论,具有很强的鲁棒性和稳定性,适用于数学模型难以建立的系统,但模糊控制规则的确定仍然离不开传统的定量控制算法,且引入过多的模糊状态也是不必要的。系统采用传统pid控制方法和模糊控制相结合的方式,不仅具有pid控制精度搞得特点,同时还有模糊控制灵活适应性强的优点。

simulink是matlab最重要的组件之一,它提供一个动态系统建模、仿真和综合分析的集成环境,由于其具有适应面广、建构和流程清晰及3仿真精细、贴近实际、效率高等优点,现已被广泛应用控制理论的复杂仿真和设计,因此利用matlba开发环境simulink工具实现模糊pid控制器在工业锅炉温度控制中的应用具有较大的研究意义。

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2. 研究的基本内容

本研究主要以现代工业炉温度调节为系统控制目标,由于工业炉温度控制系统动态特性具有大惯性、大延迟的特点,且伴有非线性,建立精确的数学模型较为困难,使得传统的pid控制方法显得较为乏力。

对于现代工业温度控制存在的这些问题,先描述过程控制系统与工业炉温度控制系统的特点及研究现状,再通过掌握pid控制、史密斯补偿器的结构和工作原理,以及智能控制中模糊控制系统的结构、特点和工作过程。借用matlab软件中simulink的应用与仿真方法,针对具体的工业炉对象,建立其温度系统数学模型。分别进行各种控制算法研究及仿真分析,观察其控制品质及性能。

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3. 实施方案、进度安排及预期效果

  1. 对现代工业炉温控系统的作业现状进行查询调研,掌握目前大致的研究现状及控制特点,(2018年11月-2018年12月)

  2. 通过网络教程加深对matlab中simulink软件的熟悉程度,进一步掌握仿真方法。(2018年12月-2019年1月)

  3. 学习各种pid控制模型以及参数整定的方法。(2019年2月)

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    4. 参考文献

    [1]李茜,李彬,朱雪丹.模糊自整定pid控制器的设计与仿真[j].化工自动化及仪表,2010,37( 3) : 25-28。

    [2]杨晓武,李劲松,李干荣,等.基于matlab的锅炉液位模糊控制系统设计[j],化学工程与设备,2014( 1) : 11-14.[3]王红旗.工业锅炉汽包水位智能控制器研究与设计[d],焦作: 河南理工大学,2003

    [4]范振瑞,基于matlab 的pid温度控制系统设计[j],电子科技,2013,26( 8) :164-167

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