加热炉温度控制系统

目录

一、流程介绍..........................................................................22、功能的设计

..................................................................................43

、

实

施

和

效

果..........................................................6

1。工艺简介

在钢厂的轧钢车间轧制工件之前，需要将工件加热到一定的温度

。如图1所示，显示了一个加热部分的温度控制系统。图中，6个带断线报警的温度变送器、3个高值选择器、1个加法器、1个PID调节器和1个电气转换器组成系统。

由阶跃响应识别。以控制电流为输入，加热炉温度为输出的系统的传递函数为

温度测量和变送器的传递函数为

因此，上述公式可简化为:

在控制系统的实际设计中，首先采用常规的PID控制系统，但控制响应超调量为

图1

用可变增益自适应纯滞后补偿模拟了图1所示的加热炉多点平均温度系统在将

添加到补偿环节后，由PID调节器控制的对象包括原始对象和补偿环节，因此等效对象的特性G(s)可以写成

，即补偿的广义受控对象不包含纯延迟环节，因此使用纯延迟对象特性比原始对象更容易控制

，但在实际应用中发现，由于不同的使用时间和加工工件数量，加热锅炉的特性会发生变化，导致补偿模型的精度降低，从而恶化了纯滞后补偿特性，难以满足实际生产的稳定控制要求。

为了提高调节效果，在控制电路中增加了两个非线性单元——除法器和乘法器，形成如图所示的加热炉多点温度控制纯滞后自适应控制系统。

2，功能设计

1，系统识别

被识别的被控对象模型为

因此，可变增益自适应补偿控制的框图如图

所示无调节器开环系统的稳定性分析

理想情况下，无调节器开环传递函数为

上式所示广义被控对象的波特图如下图所示

图3

> > g = TF([1.06)，[120 1))；> > bode(g)

可见，广义受控对象开环稳定裕度为无穷大，相位裕度为161

3。实施和效果

1。系统控制参数的设置

当图3中已知的系统采用比例控制时，由任意值构成的闭环系统是稳定的。因此，被控对象不能采用稳定边界法来设定系统参数。为了使系统无静态误差，选择了PI控制方式，并采用试错法设定参数。该系统如图4所示实现，其中PI模块如图5所示

3系统调谐Simulink框图

图4 PI框图

图5当Kp=300，Ki=3时，系统响应如图7所示2.系统模拟

根据参数设置结果模拟图1的控制系统实际系统的模型增益在(0.795，1.272)之间变化，控制量为10系统控制过程的Simulink仿真如图7所示图6中的受控对象模块如图6所示图8是使用图7中的双斜率函数构建的变化比例因子系统模拟结果如图9所示。

图5

图6系统仿真Simulink框图

图7受控对象模块

| 256虽然被识别对象的幅值变化很大(最小值0.795，最大值1.272)，并且具有很大的滞后，但系统在评估模型准确的条件下采用了可变增益的自适应补偿控制模式，并且系统的输出波动不大。

图9系统模拟结果