内容发布更新时间 : 2024/5/10 15:32:05星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

西华大学课程设计说明书 目录

1.前言 ............................................................................................................................ 1 2.总体方案设计 ........................................................................................................... 2

2.1系统方案的论证............................................................................................... 2

2.1.1单回路控制系统 ......................................... 2 2.1.2方案二：精馏段前馈—反馈控制（以进料量为前馈信号） ..... 2 2.1.3方案三：精馏段前馈—反馈控制（以进料量为前馈信号） ..... 3 2.1.4方案四：提馏段前馈—反馈控制 ........................... 3 2.2 方案的比较..................................................................................................... 3 2.3 方案的选择..................................................................................................... 4 3.精馏塔前馈-反馈控制系统 ..................................................................................... 5

3.1前馈—反馈控制系统的设计.......................................................................... 5

3.1.1 被控参数的选择.................................................................................. 5 3.1.2 控制变量的选择.................................................................................. 5 3.1.3 调节阀的气开、气关方式的选择...................................................... 6 3.1.4 调节器正反作用的选择...................................................................... 6 3.2 精馏塔前馈—反馈控制系统的计算分析..................................................... 8

3.2.1 前馈—反馈控制系统的分析.............................................................. 8 3.2.2 前馈—反馈器的模型分析.................................................................. 9 3.3 前馈-反馈控制系统的工程整定................................................................. 10

3.3.1 Kb的整定......................................................................................... 10 3.3.2 T1，T2的整定................................................................................. 12 3.3.3 调节器参数整定方法 ..................................................................... 12 3.3.4 本次设计中调节器参数整定及结果 ............................................. 13

4. MATLAB 系统仿真 .................................................................................................. 14

4.1 MATLAB的简介.............................................................................................. 14 4.2 Simulink控制系统仿真.............................................................................. 14 5.设计总结 ................................................................................................................. 17 6.致谢 ......................................................................................................................... 18 7.参考资料 ................................................................................................................. 19

西华大学课程设计说明书 1.前言

精馏是化工、石油化工、炼油生产过程中应用极为广泛的传质传热过程。精馏的目的是利用混合液中各组分具有不同挥发度，将各组分分离并达到规定的纯度要求。精馏过程的实质是利用混合物中各组分具有不同的挥发度，即同一温度下各组分的蒸汽分压不同，使液相中轻组分转移到气相，气相中的重组分转移到液相，实现组分的分离。

精馏过程通过精馏塔、再沸器、冷凝器等设备完成，是实现混合物组分分离的主要设备。

精馏过程是一个复杂的传质传热过程。表现为：过程变量多，被控变量多，可操纵的变量也多；过程动态和机理复杂，例如，非线性、时变、关联；控制方案多样，例如，同一被控变量可以采用不同的控制方案，控制方案的适应面广等。因此，熟悉工艺过程和内在特性，对控制系统的设计十分重要。

前馈控制是一种预测控制，通过对系统当前工作状态的了解，预测出下一阶段系统的运行状况。如果与参考值有偏差，那么就提前给出控制信号，使干扰获得补偿，稳定输出，消除误差。前馈的缺点是在使用时需要对系统有精确的了解，只有了解了系统模型才能有针对性的给出预测补偿。但在实际工程中，并不是所有的干扰都是可测的，并不是所有的对象都是可得到精确模型的，而且大多数控制对象在运行的同时自身的结构也在发生变化。所以仅用前馈并不能达到良好的控制品质。这时就需要加入反馈，反馈的特点是根据偏差来决定控制输入，不管对象的模型如何，也不管外界的干扰如何，只要有偏差，就根据偏差进行纠正，可以有效的消除稳态误差。解决前馈不能控制的不可测干扰。

前馈反馈综合控制在结合二者的优点后，可以提高系统响应速度。 精馏塔的控制目标是：在保证产品质量合格的前提下，是回收率最高、能耗最低，或使总收益最大，或总成本最小。

精馏过程是在一定约束条件下进行的。因此，精馏塔的控制要求可从质量指标、产品产量和能量消耗三方面考虑。

本次设计打算采用前馈反馈复合控制系统来进行，通过与单回路系统仿真运行结果的比较，突出复合系统的优越性。

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西华大学课程设计说明书 2.总体方案设计

2.1系统方案的论证

2.1.1单回路控制系统

干扰信号Gf(s)G02(s)PIDG01(s)G02(s)反馈通道

图2.1 单回路系统控制框图

方案一为单回路控制系统，在该系统中只有一个测量元件、一个控制器、一个调节阀和一个被控过程，并只对一个被控参数进行单闭环反馈控制。 2.1.2方案二：精馏段前馈—反馈控制（以进料量为前馈信号）

图2.2 精馏段前馈—反馈控制I

方案二是精馏塔精馏段温度为被控变量、进料量为前馈信号的相乘型前馈—反馈控制系统。

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