PID盘管滞后控制系统设计(2)

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串级控制系统：两只调节器串联起来工作，其中一个调节器的输出作为另一个调节器的给定值的系统。

串级控制系统采用两套检测变送器和两个调节器，前一个调节器的输出作为后一个调节器的设定，后一个调节器的输出送往调节阀。

前一个调节器称为主调节器，它所检测和控制的变量称主变量（主被控参数），即工艺控制指标；后一个调节器称为副调节器，它所检测和控制的变量称副变量（副被控参数），是为了稳定主变量而引入的辅助变量。

整个系统包括两个控制回路，主回路和副回路。副回路由副变量检测变送、副调节器、调节阀和副过程构成；主回路由主变量检测变送、主调节器、副调节器、调节阀、副过程和主过程构成。

一次扰动：作用在主被控过程上的，而不包括在副回路范围内的扰动。二次扰动：作用在副被控过程上的，即包括在副回路范围内的扰动。

当扰动发生时，破坏了稳定状态，调节器进行工作。根据扰动施加点的位置不同，分种情况进行分析：

1）扰动作用于副回路

2）扰动作用于主过程

3）扰动同时作用于副回路和主过程

分析可以看到：在串级控制系统中，由于引入了一个副回路，不仅能及早克服进入副回路的扰动，而且又能改善过程特性。副调节器具有“粗调”的作用，主调节器具有“细调”的作用，从而使其控制品质得到进一步提高。

特点是：改善了过程的动态特性，提高了系统控制质量，能迅速克服进入副回路的二次扰动，提高了系统的工作频率，对负荷变化的适应性较强。

1.2过程控制的发展概况与未来的发展趋势

1.3论文的主要研究内容

摘要监控的实现过程控制实验平台作为背景。首先,使用数据采集卡和智能仪表,过程控制实验室的测量模型锅炉盘管出口温度滞后系统在开环状态下工作。线圈,锅炉舱,共两组使用配置软件MCGS实时温度数据收集。后两组数据来确定合适的采样时间,然后依次在Matlab处理和仿真后,分别获得了线圈和锅炉舱模拟模型。

在电加热锅炉盘管出口温度的串级控制系统中，关键要解决其滞后的问题。在控制要求不太苛刻的情况下，分别采用单回路PID控制、串级PID控制的方法，进行研究与仿真，针对该系统选用可行的控制方案。

控制量为盘管出水口水温T，而控制量是锅炉内胆的水温，将盘管出口铂电阻检测到的温度信号TT5作为反馈信号，在与给定量比较后的差值通过调节器控制单相调压模块的输出电压，以控制单相电加热管的加热强度，同时用供水系统以固定的频率把锅炉内胆的热水恒速输送到盘管，再流回锅炉内胆。显然本方案系统中的滞后包括了内胆容量的滞后和盘管传输的滞后，且前者的滞后时间一般要远大于后者。为了获得满意的控制效果，系统的调节器应选择PID控制，并且PID调节器的比例度δ和积分时间常数TI应设的比较大。

2.盘管滞后控制系统设计以及仿真

2.1 MATLAB\Simulink简介

MATLAB是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。20世纪70年代中期，Cleve Moler博士和其同事在美国国家科学基金的资助下开发了调用EISPACK和LINPACK的FORTRAN子程序库。EISPACK是特征值求解的FORTRAN程序库，LINPACK是解线性方程的程序库。在当时，这两个程序库代表矩阵运算的最高水平。

到20世纪70年代后期，身为美国New Mexico大学计算机系系主任的Clev e Moler，在给学生讲授线性代数课程时，想教学生使用EISPACK和LINPACK程序库，但他发现学生用FORTRAN编写接口程序很费时间，于是他开始自己动手，利用业余时间为学生编写EISPACK和LINPACK的接口程序。Cleve Moler给这个接口程序取名为MATLAB，该名为矩阵（matrix）和实验室（laboratory）两个英文单词的前三个字母的组合。在以后的数年里，MATLAB在多所大学里作为教学辅助软件使用，并作为面向大众的免费软件广为流传。