毕业论文-蒸汽热水型换热器数字PID控制系统的设计与仿真.doc

毕业设计（论文） 题 目： 蒸汽/热水型换热器数字PID控制系统 的设计与仿真 学 院： 信息工程学院 专业名称： 电子信息科学与技术 班级学号： 学生姓名： 武勇 指导教师： 江晶 二O 年 月 学生姓名：武勇 班级：120431 指导老师：江晶 摘要：在当今社会的工业领域之中，换热器已经逐渐成为一种标准的工艺设备，并且已经广泛的应用于动力工程领域和一些其他的过程工业部门。本次实验是要求以控制输入蒸汽流量来达到输出热水温度的稳定。但是，由于被控对象为蒸汽流量，故存在大惯性、参数时变、纯滞后等非线性特点，所以利用传统的PID控制不能满足其动态、静态特性的要求。单一的控制方式和现在制造工艺的限制，导致目前换热器普遍存在效果差，效率低的现象同时也造成了能源的浪费。如何改变这样的现状，提高换热器的控制效果及效率，对于缓解能源紧张的状况具有长远的意义。本课题是通过PID控制系统来调节换热器的输入（蒸汽流量），来控制输出（热水温度），同时也引入了smith预估器来解决时滞问题，通过建立数学模型来求取被控对象的传递函数，从而建立simulink模型，通过MATLAB仿真得到其阶跃响应曲线图。 本文首先基于开环阶跃响应曲线法，通过调节参数（蒸汽流量）的阶跃输入作用下得到被控参数（供水温度）的变化规律，从而得到广义被控对象的特性参数，从而得到换热器的开环传递函数，通过搭建模型仿真观察结果，未达标，引入smith预估器重新搭建模型仿真并与之前的图形对比，接着采用PID进行校正，基于时域响应法进行PID参数整定，最后，修改比例、积分、微分三个环节的参数并对比确定最后的取值，并观察结果符合要求。 关键词：换热器 时滞 PID控制 smith预估器 指导老师签名： Design and Simulation of digital PID control system for steam / water heat exchanger Student name : wu yong Class: 120431 Supervisor: jiang jing Abstract: In the industrial field of todays society,Heat exchanger has gradually become a standard process equipment,And has been widely used in the field of power engineering and some other process industries. This experiment is required to control the input steam flow rate to achieve the output hot water temperature stability. But, Due to the controlled object as the steam flow, there are some nonlinear characteristics such as large inertia, time varying parameters and time delay.So the use of traditional PID control can not meet the requirements of its dynamic and static characteristics.Single control mode and current manufacturing process limitations,At the same time, the current heat exchanger has poor efficiency and low efficiency, and it also causes the waste of energy.How to change the current situation, improve the control effect and efficiency of the heat exchanger, to ease the situation of energy tension h