原油输送过程温控PID调节方法的电学模拟研究
发布时间：2021-10-09 10:32
在原油输送过程中,温度能够直接影响输送的效率,以及原油输送的安全性。对于原油输送过程中的温度控制,改善温度控制效果PID调节参数整定是有效方法之一。传统的PID参数整定主要有经验法以及PID自整定。这两种方法由于是依据控制效果来整定PID参数,不能满足原油输送过程对温度控制的要求。为保证原油输送过程中,不挥发且有很好的流动性要求温度控制稳定,且变化波动范围小。本文以一种系统模拟的思想,温度控制PID调节和电学RLC串联谐振回路有相同的微分方程,通过对比方程,找到两个系统与之间的对应关系。通过对电学系统的分析,模拟预知温度控制PID调节系统在不同参数下的温度控制性能指标,以满足原油输送过程对温度的要求。在方法方面,本文分别用MATLAB和Altium designer对温控PID调节系统和电学RLC串联谐振进行模拟,分别做出温控PID调节系统和RLC串联谐振回路响应曲线,并且对比其特征值。在试验方面,搭建简易的原油温控PID调节系统,试验验证模拟效果。本文搭建简易的原油温控PID调节系统包括:DS18B20温度传感器进行温度采集,STC15W4K58S4单片机为主控芯片完成PID调节及运...
【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题来源及意义
1.2 PID控制的发展现状
1.3 课题主要研究内容
1.4 论文结构
第2章 温控PID调节及RLC串联谐振回路
2.1 PID控制原理
2.2 原油温控系统组成
2.3 温度PID控制系统与RLC串联谐振的数学描述
2.3.1 温度PID控制方法的数学描述
2.3.2 RLC串联电路谐振的数学描述
2.4 PID控制方程与RLC串联谐振方程比对
2.5 本章小结
第3章 原油输送过程温控PI调节RLC串联谐振回路模拟方案
3.1 系统时间常数T
3.2 温控PI调节的模拟分析
3.2.1 PI调节的系统模拟
3.3 有过冲的系统模拟
3.3.1 系统在欠阻尼条件下的仿真
3.3.2 有过冲的RLC串联谐振仿真各项性能指标
3.3.3 有过冲的温控仿真
3.3.4 原油温控仿真的各项性能指标
3.3.5 原油温控仿真与RLC串联谐振仿真对比
3.4 零过冲的系统模拟
3.4.1 临界阻尼条件下的仿真
3.4.2 原油温控PI调节下的MATLAB仿真
3.4.3 临界阻尼下的仿真参数对比
3.5 本章小结
第4章 原油温控数据采集平台编写及PID算法实现
4.1 原油温控PID算法实现
4.2 相关子程序设计
4.2.1 串口接收子程序
4.2.2 温度采集子程序
4.2.3 串口发送数据子程序
4.2.4 PID运算子程序
4.3 寄存器相关配置
4.3.1 串口通信相关配置及计算
4.3.2 硬件PWM寄存器相关设置
4.4 原油温控数据采集平台
4.4.1 软件程序流程
4.4.2 串口相关程序
4.5 本章小结
第5章 硬件选型及简易的原油温控系统搭建
5.1 硬件选型
5.1.1 单片机选型
5.1.2 PWM控制特点
5.1.3 可控硅过零切换
5.1.4 PWM与可控硅过零切换相结合
5.1.5 控制开关选型
5.1.6 温度传感器
5.2 硬件电路相关设计设计
5.2.1 温度传感器电路
5.2.2 串口通信电路
5.3 系统接线图
5.4 测量系统时间常数
5.5 温度装置相关参数
5.6 本章小结
第6章 实验
6.1 实验步骤
6.2 PID参数设置及温度采集
6.2.1 欠阻尼条件下温度控制实验
6.2.2 临界阻尼条件下温度控制实验
6.3 本章小结
第7章 结论
参考文献
附录A 原油温控系统MATLAB仿真程序
附录B 原油温控系统代码
附录C 原油温控系统装置图及数据采集平台
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]浅谈计算机控制技术在工业自动化生产中的研究[J]. 温传怀. 山东工业技术. 2018(21)
[2]新疆原油全烃组分和温度对饱和蒸气压和蒸发量的影响研究[J]. 李媛媛,曾海伟,张添龙,朱辉. 石油工业技术监督. 2018(08)
[3]输送温度对特高含水原油初始沉积过程的影响研究[J]. 吕朝旭,邢晓凯. 管道技术与设备. 2018(04)
[4]ST和ARM推动中国技术创新和人才培养[J]. 单片机与嵌入式系统应用. 2016(03)
[5]基于模糊策略的液压系统油温自适应PID控制[J]. 徐锋,楼平,林海波. 高技术通讯. 2016(01)
[6]基于预测模型的模糊PID在PLC中的实现与应用[J]. 王亚垒,黄梦涛. 电子科技. 2014(10)
[7]原油长输管道安全评价技术探讨[J]. 袁智. 安全. 2014(07)
[8]基于二阶泛模型的无模型自适应控制及参数整定[J]. 王晶,纪超,曹柳林,靳其兵. 中南大学学报(自然科学版). 2012(05)
[9]四旋翼飞行器的动力学建模及PID控制[J]. 李俊,李运堂. 辽宁工程技术大学学报(自然科学版). 2012(01)
[10]我国石油化工企业价值链探析[J]. 庞明. 重庆与世界. 2011(15)
博士论文
[1]不确定非线性系统的输出调节及其应用[D]. 孟桂芝.哈尔滨工业大学 2013
硕士论文
[1]基于MATLAB GUI的分数阶控制器设计平台实现[D]. 邓楚.大连交通大学 2014
[2]无模型自适应控制参数整定方法研究[D]. 郭代银.北京交通大学 2014
[3]固态切换开关装置控制系统的设计与开发[D]. 高波.湖南大学 2013
[4]基于MATLAB GUI的多功能计算系统设计及实现[D]. 邓昌瑞.南昌大学 2012
[5]四旋翼无人机自适应控制方法研究[D]. 岳基隆.国防科学技术大学 2010
[6]PWM逆变电源瞬时值反馈控制技术研究[D]. 周樑.华中科技大学 2006
本文编号：3426193
【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题来源及意义
1.2 PID控制的发展现状
1.3 课题主要研究内容
1.4 论文结构
第2章 温控PID调节及RLC串联谐振回路
2.1 PID控制原理
2.2 原油温控系统组成
2.3 温度PID控制系统与RLC串联谐振的数学描述
2.3.1 温度PID控制方法的数学描述
2.3.2 RLC串联电路谐振的数学描述
2.4 PID控制方程与RLC串联谐振方程比对
2.5 本章小结
第3章 原油输送过程温控PI调节RLC串联谐振回路模拟方案
3.1 系统时间常数T
3.2 温控PI调节的模拟分析
3.2.1 PI调节的系统模拟
3.3 有过冲的系统模拟
3.3.1 系统在欠阻尼条件下的仿真
3.3.2 有过冲的RLC串联谐振仿真各项性能指标
3.3.3 有过冲的温控仿真
3.3.4 原油温控仿真的各项性能指标
3.3.5 原油温控仿真与RLC串联谐振仿真对比
3.4 零过冲的系统模拟
3.4.1 临界阻尼条件下的仿真
3.4.2 原油温控PI调节下的MATLAB仿真
3.4.3 临界阻尼下的仿真参数对比
3.5 本章小结
第4章 原油温控数据采集平台编写及PID算法实现
4.1 原油温控PID算法实现
4.2 相关子程序设计
4.2.1 串口接收子程序
4.2.2 温度采集子程序
4.2.3 串口发送数据子程序
4.2.4 PID运算子程序
4.3 寄存器相关配置
4.3.1 串口通信相关配置及计算
4.3.2 硬件PWM寄存器相关设置
4.4 原油温控数据采集平台
4.4.1 软件程序流程
4.4.2 串口相关程序
4.5 本章小结
第5章 硬件选型及简易的原油温控系统搭建
5.1 硬件选型
5.1.1 单片机选型
5.1.2 PWM控制特点
5.1.3 可控硅过零切换
5.1.4 PWM与可控硅过零切换相结合
5.1.5 控制开关选型
5.1.6 温度传感器
5.2 硬件电路相关设计设计
5.2.1 温度传感器电路
5.2.2 串口通信电路
5.3 系统接线图
5.4 测量系统时间常数
5.5 温度装置相关参数
5.6 本章小结
第6章 实验
6.1 实验步骤
6.2 PID参数设置及温度采集
6.2.1 欠阻尼条件下温度控制实验
6.2.2 临界阻尼条件下温度控制实验
6.3 本章小结
第7章 结论
参考文献
附录A 原油温控系统MATLAB仿真程序
附录B 原油温控系统代码
附录C 原油温控系统装置图及数据采集平台
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]浅谈计算机控制技术在工业自动化生产中的研究[J]. 温传怀. 山东工业技术. 2018(21)
[2]新疆原油全烃组分和温度对饱和蒸气压和蒸发量的影响研究[J]. 李媛媛,曾海伟,张添龙,朱辉. 石油工业技术监督. 2018(08)
[3]输送温度对特高含水原油初始沉积过程的影响研究[J]. 吕朝旭,邢晓凯. 管道技术与设备. 2018(04)
[4]ST和ARM推动中国技术创新和人才培养[J]. 单片机与嵌入式系统应用. 2016(03)
[5]基于模糊策略的液压系统油温自适应PID控制[J]. 徐锋,楼平,林海波. 高技术通讯. 2016(01)
[6]基于预测模型的模糊PID在PLC中的实现与应用[J]. 王亚垒,黄梦涛. 电子科技. 2014(10)
[7]原油长输管道安全评价技术探讨[J]. 袁智. 安全. 2014(07)
[8]基于二阶泛模型的无模型自适应控制及参数整定[J]. 王晶,纪超,曹柳林,靳其兵. 中南大学学报(自然科学版). 2012(05)
[9]四旋翼飞行器的动力学建模及PID控制[J]. 李俊,李运堂. 辽宁工程技术大学学报(自然科学版). 2012(01)
[10]我国石油化工企业价值链探析[J]. 庞明. 重庆与世界. 2011(15)
博士论文
[1]不确定非线性系统的输出调节及其应用[D]. 孟桂芝.哈尔滨工业大学 2013
硕士论文
[1]基于MATLAB GUI的分数阶控制器设计平台实现[D]. 邓楚.大连交通大学 2014
[2]无模型自适应控制参数整定方法研究[D]. 郭代银.北京交通大学 2014
[3]固态切换开关装置控制系统的设计与开发[D]. 高波.湖南大学 2013
[4]基于MATLAB GUI的多功能计算系统设计及实现[D]. 邓昌瑞.南昌大学 2012
[5]四旋翼无人机自适应控制方法研究[D]. 岳基隆.国防科学技术大学 2010
[6]PWM逆变电源瞬时值反馈控制技术研究[D]. 周樑.华中科技大学 2006
本文编号：3426193
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/shiyounenyuanlunwen/3426193.html
