4L夹套式反应釜温度控制系统设计与优化

发布时间：2020-08-27 17:48

【摘要】：夹套式反应釜是工业结晶工程中常用的生产装置,温度控制是调节此类反应釜生产过程的主要手段。由于存在大时滞响应,传统的控制方法应用于这种温度调节系统很难取得较好的控制效果,经常会出现温度超调量大,抗扰不及时,以及系统不稳定等问题。本文设计了一个能克服上述问题的温度控制系统,提出了一个基于阶跃响应辨识实验的结晶反应釜温度响应传递函数建模方法,给出了一种基于预估器的控制方案,并且将其与迭代学习算法相结合,通过批次运行,对设定点参考轨迹进行学习优化,获得较好的跟踪控制效果。本文所设计温度控制系统以Lab VIEW软件为上位机实现过程监测,以PLC作为下位机控制执行器的设计结构。对于加热过程,PLC产生脉宽调制波信号通过固态继电器的作用间接调节浸入式加热管功率;对于制冷过程,PLC数字给定变频器的频率值,通过V/F控制技术改变压缩机转速调节制冷功率。选用铂热电阻(PT100)获得反应釜溶液较高精度的温度测量值,传送给上位机进行计算处理。所设计LabVIEW上位机程序执行编译控制算法、数据通讯以及信号处理等功能,方便的人机交互界面方便了使用者进行操作。为了辨识4L夹套式结晶反应釜升温和降温过程的动态响应特性,本文提出一个基于阶跃响应实验的传递函数模型辨识算法,通过引入衰减因子对过程频域响应进行估计,采用带时滞参数的二阶积分模型进行拟合,能达到较好的辨识效果。为了解决大时滞响应的不利影响,本文根据近期文献给出的一个广义预估控制结构,提出了一种简化结构的预估控制方案,采用两个稳定的滤波器来预估无时滞的输出响应,由此给出了一个两自由度控制器设计方法,能明显改善控制性能。为了优化控制效果,本文将该简化预估控制器结构与迭代学习算法相结合,通过批次运行产生的历史数据,对设定点参考轨迹进行优化,从而获得改进的温度设定值跟踪效果。基本本文4L夹套式结晶反应釜温度控制系统实验平台,分别针对升温和降温控制两类过程进行模型辨识和控制系统设计。温度控制实验结果验证了本文所设计的控制系统和给出的模型辨识与控制优化方法的有效性,相较于现有的一些控制方法的控制效果有明显改善。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ052

【参考文献】

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本文编号：2806419