畢業(yè)論文-蒸汽熱水型換熱器數(shù)字pid控制系統(tǒng)的設(shè)計與仿真

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計（論文）</b></p><p>　　題 目： 蒸汽/熱水型換熱器數(shù)字PID控制系統(tǒng)</p><p>　　的設(shè)計與仿真 </p><p>　　學(xué) 院： 信息工程學(xué)院</p><p>　　專業(yè)名稱： 電子信息科學(xué)與技術(shù)</p>

2、<p>　　班級學(xué)號： </p><p>　　學(xué)生姓名： </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　二O一六 年 6 月 </p><p>　　蒸汽/熱水型換熱器數(shù)字PID控制系統(tǒng)的設(shè)計與仿真</p><p>　　摘要：在當今社

3、會的工業(yè)領(lǐng)域之中，換熱器已經(jīng)逐漸成為一種標準的工藝設(shè)備，并且已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于動力工程領(lǐng)域和一些其他的過程工業(yè)部門。本次實驗是要求以控制輸入蒸汽流量來達到輸出熱水溫度的穩(wěn)定。但是，由于被控對象為蒸汽流量，故存在大慣性、參數(shù)時變、純滯后等非線性特點，所以利用傳統(tǒng)的PID控制不能滿足其動態(tài)、靜態(tài)特性的要求。單一的控制方式和現(xiàn)在制造工藝的限制，導(dǎo)致目前換熱器普遍存在效果差，效率低的現(xiàn)象同時也造成了能源的浪費。如何改變這樣的現(xiàn)狀，提高換熱器的控制

4、效果及效率，對于緩解能源緊張的狀況具有長遠的意義。本課題是通過PID控制系統(tǒng)來調(diào)節(jié)換熱器的輸入（蒸汽流量），來控制輸出（熱水溫度），同時也引入了smith預(yù)估器來解決時滯問題，通過建立數(shù)學(xué)模型來求取被控對象的傳遞函數(shù)，從而建立simulink模型，通過MATLAB仿真得到其階躍響應(yīng)曲線圖。</p><p>　　本文首先基于開環(huán)階躍響應(yīng)曲線法，通過調(diào)節(jié)參數(shù)（蒸汽流量）的階躍輸入作用下得到被控參數(shù)（供水溫度）的變化規(guī)

5、律，從而得到廣義被控對象的特性參數(shù)，從而得到換熱器的開環(huán)傳遞函數(shù)，通過搭建模型仿真觀察結(jié)果，未達標，引入smith預(yù)估器重新搭建模型仿真并與之前的圖形對比，接著采用PID進行校正，基于時域響應(yīng)法進行PID參數(shù)整定，最后，修改比例、積分、微分三個環(huán)節(jié)的參數(shù)并對比確定最后的取值，并觀察結(jié)果符合要求。</p><p>　　關(guān)鍵詞：換熱器 時滯 PID控制 smith預(yù)估器</p><p>

6、<b>　　指導(dǎo)老師簽名：</b></p><p>　　Design and Simulation of digital PID control system for steam / water heat exchanger</p><p>　　Abstract: In the industrial field of today's society,Heat

7、exchanger has gradually become a standard process equipment,And has been widely used in the field of power engineering and some other process industries. This experiment is required to control the input steam flow rate t

8、o achieve the output hot water temperature stability. But, Due to the controlled object as the steam flow, there are some nonlinear characteristics such as large inertia, time varying parameters and time delay.So the use

9、 o</p><p>　　In this paper, based on the open loop step response curve method,The variation law of controlled parameters (water temperature) was obtained by adjusting the step input of the parameters (steam f

10、low),The characteristic parameters of the generalized controlled object are obtained,The open loop transfer function of the heat exchanger is obtained,By setting up the model simulation results, not up to the standard,Th

11、e Smith predictor is introduced to build the model simulation and compare with the pr</p><p>　　Keyword：Heat exchanger time lag PID control smith predictor</p><p><b>　　目 錄</b>

12、;</p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　1.1 PID控制的目的和意義(5)</p><p>　　1.2 PID控制的國內(nèi)外發(fā)展狀況(5)</p><p>　　1.3 換熱器PID控制系統(tǒng)的設(shè)計方法(7)</p><p>　　1.4 本文的主要研究內(nèi)

13、容(7)</p><p>　　2 換熱器PID控制系統(tǒng)的構(gòu)建</p><p>　　2.1 換熱器的簡要介紹(9)</p><p>　　2.2 控制方案的設(shè)計(9)</p><p>　　2.3 傳遞函數(shù)的求取(9)</p><p>　　2.4 PID的簡要介紹(9)</p><p

14、>　　2.5 Smith預(yù)估器(11)</p><p>　　3 基于MATLAB的simulink模型建立</p><p>　　3.1 仿真系統(tǒng)模型的建立(13)</p><p>　　3.2 控制系統(tǒng)的時域分析(13)</p><p>　　3.3 階躍信號輸入的優(yōu)點(13)</p><p>　

15、　3.4 simulink模型建立(14)</p><p>　　4 參數(shù)校正及仿真</p><p>　　4.1 PID參數(shù)的整定(18)</p><p>　　4.2 校正系數(shù)的確定(18)</p><p>　　4.3 仿真結(jié)果及分析(18)</p><p><b>　　5 結(jié)論<

16、/b></p><p>　　結(jié) 論(25)</p><p>　　參考文獻(26) </p><p>　　致 謝(27)</p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　1.1 蒸汽/熱水型換熱器數(shù)字PID控制的目的和意義</p><p&

17、gt;　　本次研究的是蒸汽/熱水型換熱器數(shù)字PID控制系統(tǒng)的設(shè)計與仿真?，F(xiàn)在，隨著社會的發(fā)展，文明的發(fā)展，人們已經(jīng)把節(jié)約能源看作是一種十分重要的事情。節(jié)約能源是指盡最大可能的去降低能源的耗損、增大對能源的使用率等等的這一系列行為。增強對能源使用的管治，采用在經(jīng)濟方面、技術(shù)方面合理，同時在社會和環(huán)境都可以承受的范圍之內(nèi)的措施，從能源的出產(chǎn)開始到消耗等其中的多個環(huán)節(jié)，來減低能源的耗損、降低能源的損失和污染物產(chǎn)生、制止一些浪費行為，有效、且合

18、理的去利用能源。現(xiàn)如今，在我國，石油、化等工產(chǎn)業(yè)中，換熱器普遍都受到了重視，而換熱器的廣泛采用，也決定了換熱器換熱性能的改善，以及設(shè)計理論的不斷創(chuàng)新，企業(yè)的經(jīng)濟收益和工業(yè)的飛速發(fā)展都具有一定的積極作用，為節(jié)約能源和保護環(huán)境做出了顯著的貢獻。</p><p>　　在實際的工程之中人們使用最多的控制規(guī)律為，比例（proportional)、積分(integral)、微分(derivative)控制，也就是PID控制，

19、又稱之為PID調(diào)節(jié)。PID控制，實際中也分有PI控制和PD控制。PID控制器的原理就是：通過系統(tǒng)產(chǎn)生的誤差，采用比例、積分、微分來求出控制量從而進行控制的。穩(wěn)定性是系統(tǒng)控制品質(zhì)好壞的一個重要的指標。因此對PID控制的穩(wěn)定性研究工作在工控領(lǐng)域中有著非常重要的意義。</p><p>　　PID控制器問世至今已經(jīng)有將近70年的歷史了，它的算法相對簡單、魯棒性好、可靠性高，在過程控制和運動控制之中應(yīng)用廣泛。各種各樣的PI

20、D控制器已經(jīng)在工程實際中得到了非常廣泛的應(yīng)用，例如使用PID控制完成的溫度、流量、壓力、液位控制器等，可編程的控制器也有采用PID控制的，甚至還有實現(xiàn)PID控制的PC系統(tǒng)等等。PID控制適合于那些數(shù)學(xué)模型無法精確建立的控制系統(tǒng)。伴隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，被控對象的復(fù)雜程度也在不停的增大，特別是對于那些存在滯后、時變的、非線性的繁雜的控制系統(tǒng)，當中有的參數(shù)不可得知或者是變換較為遲緩，有的帶有延遲或者是隨機干擾，有的不能獲得較為精準的數(shù)學(xué)模型或

21、者是模型比較粗糙，加之現(xiàn)在我們對予控制品質(zhì)的要求也在日益增長，這就用到了PID控制。</p><p>　　1.2 PID控制的國內(nèi)外發(fā)展狀況</p><p>　　在之前的五十年時間里，調(diào)整PID控制器里參數(shù)值的研究取得了極好的發(fā)展。其中有利用環(huán)階躍響應(yīng)信息。例如 Coon-Cohen 響應(yīng)曲線法，還有的使用Nyquist 曲線法。例如Ziegler-Nichols 的連續(xù)響應(yīng)法。然而，這些

22、方式都只是識別了系統(tǒng)的動態(tài)信息中的一部分，很難理想的去調(diào)整系數(shù)。伴隨著計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，人們把平常操作的調(diào)整經(jīng)驗利用人工智能的方式，把它當做是一種知識存入了計算機當中，判斷現(xiàn)場的實際情況，計算機能夠自行去調(diào)整 PID 系數(shù)。這樣能實施自動調(diào)整、縮短所需要的整定時間、簡單便捷的操控方式優(yōu)化了響應(yīng)特性從而推進了自整定 PID控制的進一步發(fā)展。自整定技術(shù)在五十年代的時候就已經(jīng)出現(xiàn)，那時自適應(yīng)控制還處在剛發(fā)展的時期，六十年代的時候有外國人發(fā)

23、明了一種過程控制器采用的是自動調(diào)節(jié)，因為其售價過高、個頭偏大、穩(wěn)定性略差而遺憾的沒能被商品化。八十年代的時候，控制理論逐漸完整，同時高性能微機的使用，這才促使自整定控制器得到了開發(fā)，PID控制器系數(shù)自動整定的設(shè)想已經(jīng)開始慢慢的變成現(xiàn)實。控制電爐溫度的技術(shù)，它的發(fā)展可以用日新月異來形容。從模擬 PID、數(shù)字PID到最佳控制、自適應(yīng)</p><p>　　PID控制器調(diào)節(jié)以及它的改良型是在現(xiàn)代的控制工業(yè)中應(yīng)用尤為廣泛的

24、一種控制器。一個關(guān)鍵的問題存在與PID控制中，那便是對于其中參數(shù)的整定,使整個控制系統(tǒng)能達到我們所希望的控制性能。然而在實際中的應(yīng)用,有許許多多的被控過程的機理都非常繁雜,包含有高度非線性、純滯后和等時變不確定性特性,尤其是在噪音、負載擾動等不利元素干擾下,模型結(jié)構(gòu)還有過程參數(shù)都會跟著時間和工作環(huán)境的變化而產(chǎn)生變化。在兩千零二年的一次統(tǒng)計報告中MILLER和DES-BOROUGH指出,在美國目前普遍的使用于工業(yè)控制領(lǐng)域之中的調(diào)節(jié)器有多于

25、11600個是包含有PID控制器結(jié)構(gòu)的,其中有多于97%是使用了PID控制算法的反饋回路,哪怕是在一些極其繁雜的控制律中,當中仍然包含PID控制算法在最基本的控制層。很遺憾的是,僅有大約三成左右的控制器在現(xiàn)實使用的過程中的的控制效果能讓人覺得滿意,另外六成的PID控制系統(tǒng)，他們的性能并沒有像預(yù)期那樣達到人們希望的那樣。這對于控制理論的研究來說，是一次史無前例的大挑戰(zhàn)和大機遇，對于其應(yīng)用來說也是一樣的。</p><p&

26、gt;　　1.3 換熱器PID控制系統(tǒng)的設(shè)計方法</p><p>　　換熱器的輸入?yún)?shù)為蒸汽的流量，輸出為穩(wěn)定95度熱水，因為系統(tǒng)包含極大的時滯性，故采用PID控制來解決時滯問題，因傳統(tǒng)PID不能恨理想的改善時滯，故引入smith預(yù)估器，設(shè)計一個同時包含了PID和smith預(yù)估器的換熱器。具體可以分為下面幾個步驟。</p><p>　　1)首先要確定輸入與輸出之間關(guān)系變化的特性參數(shù)，從而求

27、出傳遞函數(shù)。</p><p>　　2)基于matlab軟件，搭建simulink模型建立初步的換熱器PID控制系統(tǒng)模型，進行仿真，并觀察得到的階躍響應(yīng)曲線是否符合課題要求。</p><p>　　3)在原有的模型基礎(chǔ)上增加smith預(yù)估器，建立完整的控制系統(tǒng)模型，進行仿真，得到的階躍響應(yīng)曲線與原曲線進行對比并分析。</p><p>　　4)基于時域響應(yīng)法進行PID參數(shù)

28、的工程整定，并不斷的修改各個參數(shù)并對比，得出符和要求的最佳結(jié)果。</p><p>　　1.4 本文的主要研究內(nèi)容</p><p>　　換熱器是在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域以及國民經(jīng)濟中使用非常普遍的熱量交換設(shè)施。伴隨著現(xiàn)代新的工藝、材料、技術(shù)的持續(xù)進步，能源利用的問題也在日益嚴重化，世界各國都已經(jīng)開始普遍把石油化工的深度加工和能源的綜合利用放到了十分重要的位置。換熱器也因此面臨著前所未有的新挑戰(zhàn)。&l

29、t;/p><p>　　性能的好壞是換熱器對于產(chǎn)品的質(zhì)量、能量的利用率以及系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性、可靠性都十分重要的一項指標，它有的時候甚至是起著至關(guān)重要的作用。然而，要對換熱器進行實際研究的話不僅在實際操作上有著極大的困難，各種參數(shù)設(shè)置也不易操作，因此我們基于Matlab軟件來進行仿真研究。Matlab是一個完全涵蓋了包括數(shù)學(xué)矩陣運算、數(shù)值的分析、各類圖形的顯示以及各種信號處理等功能在內(nèi)的軟件，它同時也是現(xiàn)代社會用來研究領(lǐng)

30、域的一種高性能的科學(xué)計算語言。它能夠?qū)D形的可視化與數(shù)值的運算完全的集合在一起，并且它提供了極其大量的內(nèi)置函數(shù)，因此被普遍的使用于各種學(xué)術(shù)研究中的科學(xué)運算、各類控制系統(tǒng)中的模擬、信號的處理等各個領(lǐng)域的設(shè)計、分析以及仿真之中。而且，它同時也具有開放式的結(jié)構(gòu)，我們可以在其基礎(chǔ)上進行第二次的開發(fā)，從而不斷的進行擴充、完善其所需的功能。</p><p>　　基于這一思想，本文我們做一個基于MATLAB的換熱器PID控制系

31、統(tǒng)，那么首先我們要選擇使用matlab語言編程的方式或者是simulink模型的搭建，經(jīng)過比較我們發(fā)現(xiàn)simulink模型能更加直觀清楚的表現(xiàn)，并且更加方便后期參數(shù)修改和調(diào)節(jié)，選擇好了方案我們要確定被控對象的廣義傳遞函數(shù)，建立換熱器的數(shù)學(xué)模型。</p><p>　　我們研究的對象為一個具有時滯性，二階慣性的系統(tǒng)，不同于一般的線性系統(tǒng)，因此我們要加入PID控制并且同時選擇同時加入smith預(yù)估器來完成，那么我們就要

32、去了解和應(yīng)用PID控制以及smith預(yù)估器。采用PID 控制這種方法是很早就發(fā)展起來的一種控制方法。由于PID控制方法的算法相對簡單、魯棒性好、可靠性很高，現(xiàn)在在工業(yè)控制領(lǐng)域已經(jīng)得到了極其普遍的使用。同時PID 控制器也有著非常的簡單的結(jié)構(gòu)，而且參數(shù)也非常容易修改，在經(jīng)過長時間的工程應(yīng)用之后，現(xiàn)在人們對PID控制的方法已經(jīng)累積了相當多的經(jīng)驗。同時也因為現(xiàn)在的計算機軟件不斷的發(fā)展和高度的自由性，PID算法就能夠獲得相應(yīng)的修改并且變得更加完

33、善，還能夠和一些別的控制規(guī)律融合起來，發(fā)揮不同的更加良好的控制效果。而說到史密斯預(yù)估器，這控制方法更是一種普遍使用于來補償純滯后對象的。在現(xiàn)實的使用中，史密斯預(yù)估器為把一個補償環(huán)節(jié)并連在PID控制器上，這個補償環(huán)節(jié)我們就稱之為史密斯預(yù)估器。在實際中，會使系統(tǒng)的動態(tài)性能變壞、穩(wěn)定性降低的被控對象的純滯后時間τ，還會引起超調(diào)和持續(xù)的震蕩，這個時候，我們一般都使用史密斯預(yù)估器來解決。</p><p>　　（1）蒸汽/熱

34、水型換熱器廣義被控對象的傳遞函數(shù)的求取；</p><p>　　（2）基于Matlab進行系統(tǒng)的組態(tài)和仿真,得到供水溫度的變化曲線；</p><p>　　（3）基于時域響應(yīng)法的PID參數(shù)的工程整定。</p><p>　　2 換熱器PID控制系統(tǒng)的構(gòu)建</p><p>　　2.1 換熱器的簡要介紹</p><p>　　

35、在溫度不同的兩種或者說多種流體之間傳遞熱量的設(shè)備叫做換熱器，又稱之為熱交換器、熱交換設(shè)備。換熱器的功能主要是在工業(yè)生產(chǎn)之中將熱能量從溫度相對較高的流體傳遞給溫度相對較低的流體，使其溫度能夠滿足工藝流程所要求的規(guī)格，以滿足過程工藝條件的需要，用于各種換熱條件。換熱器的形式是多種多樣的。每一種換熱器的結(jié)構(gòu)和形式都有獨特之處和適用的范圍，只有嫻熟的掌握了這些特征，并結(jié)合生產(chǎn)工藝的實際要求，方可進行最為合理的選取和正確的設(shè)計。換熱器如今已經(jīng)被普

36、遍的使用于燃油、化工、煉金、機械、造船、電力、食品、制藥、航空、暖通空調(diào)、環(huán)保、城市供熱以及其它的工業(yè)領(lǐng)域之中。換熱器現(xiàn)在已經(jīng)不僅是工業(yè)部門用來保證某些工業(yè)流程和條件而被廣泛使用的熱工設(shè)備，同時也是開發(fā)和利用工業(yè)二次能源、實現(xiàn)余熱的回收和節(jié)能的主要設(shè)備。換熱器這個行業(yè)充分的體現(xiàn)了節(jié)能環(huán)保的思想，是一個正處于蓬勃發(fā)展的朝陽產(chǎn)業(yè)。如下圖2-1舉例一種常見換熱器的結(jié)構(gòu)原理圖。 </p><p>

37、;　　圖1-1 換熱器的結(jié)構(gòu)原理圖</p><p>　　2.2 控制方案的設(shè)計</p><p>　　1)我們建立原始的換熱器模型，并對其進行仿真得到階躍響應(yīng)曲線后進行觀察，看其是否能按預(yù)期的期望出現(xiàn)正確圖形并符合實驗要求。</p><p>　　2)在原有的模型基礎(chǔ)上增加PID控制環(huán)節(jié)，再次仿真并把得到的階躍響應(yīng)曲線與原曲線進行對比，闡述使用PID后變化以及其優(yōu)點，以

38、此來證明加入PID的必要性。</p><p>　　3)在得到加入了PID的模型后，研究其結(jié)果是否符合實驗要求，如果符合即實驗成功，如果不能達到課題要求，即各項指標未能達標，那么我們嘗試再次加入史密斯預(yù)估器來進一步完善模型。如果加入了史密斯預(yù)估器，就把新得到的模型再次進行仿真實驗，把得到的結(jié)果（階躍響應(yīng)曲線圖）分別與前兩步的結(jié)果進行對比與分析，再次說明引入史密斯預(yù)估器后，對整個系統(tǒng)產(chǎn)生的影響，以及其優(yōu)點，以此來證明

39、加入史密斯預(yù)估器的必要性和實用性。</p><p>　　2.2 傳遞函數(shù)的求取</p><p>　　調(diào)節(jié)參數(shù)（蒸汽流量）Q1的階躍輸入作用下，得到被控參數(shù)(供水溫度）T1的階躍響應(yīng)曲線，求得特征參數(shù)K、T和τ。</p><p>　　K----對象的放大系數(shù)；</p><p>　　T----對象的時間常數(shù)；</p><p&

40、gt;　　τ----對象的純時間滯后；</p><p>　　GGP(S)----對象的傳遞函數(shù)；</p><p>　　本文我們設(shè)定K=39.13 、T=185 、τ=85；</p><p>　　因為蒸汽/熱水型換熱器廣義被控對象具有時滯、二階慣性的特性，T1:T2≈4</p><p><b>　　所以傳遞函數(shù)為：</b>

41、</p><p>　　GGP(S)= = K （2-1）</p><p>　　得到了系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，我們就可以來搭建該系統(tǒng)的simulink模型，進行下一步的仿真。</p><p>　　2.4 PID的簡要介紹</p><p>　　本課題用到了PID控制，那么我們就

42、有必要去了解一下這個控制系統(tǒng)。控制規(guī)律為比例、積分、微分的控制的調(diào)節(jié)器，一般稱為PID控制，又稱之為PID調(diào)節(jié)。PID控制器時至今日經(jīng)有大約七十年的悠久歷史了，它的穩(wěn)定性好、結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、參數(shù)修改簡單容易，因此它變成了工業(yè)控制領(lǐng)域中的重要技術(shù)之一。在我們不能完全掌握被控對象的結(jié)構(gòu)和參數(shù)的時候，或者說是未能得到較為精準的數(shù)學(xué)模型時，控制理論中的其它方法不能被使用的時候，系統(tǒng)的控制器的結(jié)構(gòu)和系數(shù)就只能憑借以往的經(jīng)驗和實際調(diào)整來確立了，

43、這個時候最為簡單方便的方法就是采用PID控制技術(shù)了。當一個系統(tǒng)和它的被控對象不能被我們很完整準確的去掌握的話，或者說是沒有什么有用的辦法去獲得這個系統(tǒng)的參數(shù)的時候，最適合采用PID控制技術(shù)。PID控制，在實際中也有PI和PD兩種控制。PID控制器的原理就是：通過系統(tǒng)產(chǎn)生的誤差，采用比例、積分、微分來求出控制量從而進行控制的。</p><p>　　比例（P）控制：其中最簡單的控制方法就是比例控制。研究它的輸出與輸入

44、的誤差信號，我們就會發(fā)現(xiàn)他們是存在一定比例關(guān)系的。在只有比例控制的情況下，系統(tǒng)的輸出有穩(wěn)態(tài)誤差。</p><p>　　積分（I）控制：當積分控制的時候，研究它的輸出與輸入的誤差信號，我們就會發(fā)現(xiàn)它們的積分是存在正比關(guān)系的。相對于自動控制系統(tǒng)，假如在它達到穩(wěn)態(tài)后依然有穩(wěn)態(tài)誤差，這時我們就可以說這個控制系統(tǒng)是有穩(wěn)態(tài)誤差的 也可以命名為有差系統(tǒng)（System with Steady-state Error）。想要去除穩(wěn)

45、態(tài)誤差，就必須把“積分項”加入到控制器中。積分項對誤差主要依據(jù)時間的積分，伴隨時間的不斷累加，積分項就會逐漸的變大。如此一來，就算誤差非常小，積分項也會跟著時間的不斷累加而變大，它促進控制器增大輸出來使穩(wěn)態(tài)誤差愈發(fā)的變小，直至穩(wěn)態(tài)誤差近乎為零。所以，PI（比例+積分）控制器，能讓系統(tǒng)在達到穩(wěn)態(tài)后近乎沒有穩(wěn)態(tài)誤差的存在。</p><p>　　微分（D）控制：當微分控制的時候，研究你它的輸出與輸入的誤差信號，我們就會

46、發(fā)現(xiàn)，微分（即我們所說的誤差的變化率）存在正比的關(guān)系。當自動控制系統(tǒng)在去消除誤差的這個過程中就會產(chǎn)生振蕩、失穩(wěn)的情況。其實就是系統(tǒng)里有大慣性組件（環(huán)節(jié)）、有滯后（delay）組件，存在抑制誤差的功能，它的改變一直都是延遲于誤差的改變。我們可以通過讓抑制誤差功能的變化變得“提前”，就是在誤差近乎為零的時刻，抑制誤差的作用就同樣為零。意思就是，單純的在控制器中增加“比例”控制是不行的，它的功能就只是增大了誤差的幅值，但是我們需要的是加入“微

47、分項”，它能夠提前得知誤差變化的走勢，如此一來，包含比例、微分的控制器，往往可以提前讓能抑制誤差的控制作用為零，也可以為負值，從而避免了被控量的嚴重超調(diào)。因此相對于存在大慣性、滯后的那些被控對象來說，PD（比例加微分）的控制器往往能提高系統(tǒng)調(diào)節(jié)過程中的動態(tài)特性。</p><p>　　2.5 Smith預(yù)估器</p><p>　　我們對于這個系統(tǒng)的設(shè)計中使用到了PID控制同時也采用了史密斯預(yù)

48、估器，那么我們就要了解一下史密斯預(yù)估器的原理及使用方法。史密斯預(yù)控制是普遍使用于對純滯后的對象進行補償?shù)囊环N方法，在現(xiàn)實的使用中，其實就是并連一個補償環(huán)節(jié)給PID控制器，這個補償?shù)沫h(huán)節(jié)就是史密斯預(yù)估器。</p><p>　　在系統(tǒng)中把一個補償裝置加入到反饋回路當中，這就是史密斯預(yù)估補償。把控制通道的傳遞函數(shù)之中的純滯后部分和另外的部分分開。它的特性就是提前預(yù)測出當在給定的信號下時，系統(tǒng)的動態(tài)特征，再通過預(yù)估器來給

49、予補償，以此來把被延遲了的被調(diào)量超前反映到調(diào)機器，讓調(diào)節(jié)器能提前作用，以此來降低超調(diào)量并加速整個過程。加入預(yù)估的模型精準，該方法就能達到良好的控制效果，從而去除純滯后對系統(tǒng)的不利影響，讓系統(tǒng)的品質(zhì)與被控過程沒有純滯后的時候一樣。</p><p>　　當被控對象傳遞函數(shù)為G(s)=Gp(s)e-τs 的時候 ，結(jié)構(gòu)圖如圖2-2所示，其中GP(S）為G(s)中不帶純滯后的部分。</p><p>

50、;　　圖2-2 一般帶時滯傳遞函數(shù)的結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　Smith預(yù)估器的原理：與D(s)并連上一部分，這部分就是補償環(huán)節(jié)，通過這樣的方式來補償對象中的純滯后部分。這部分就稱之為預(yù)估器，其傳遞函數(shù)可表示為：</p><p>　　Gp(s)(1-e-τs) （2-2）</p><p>　　增加補償環(huán)節(jié)后的結(jié)構(gòu)圖2-3所

51、示</p><p>　　圖2-3 增加補償環(huán)節(jié)的結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　預(yù)估器和D(s)共同組成的這部分，就是補償控制器（簡稱補償器）</p><p><b>　?。?-3）</b></p><p>　　經(jīng)過補償后的閉環(huán)傳遞函數(shù)為：</p><p><b>　?。?-4）</b

52、></p><p>　　補償之后所得到的閉環(huán)系統(tǒng)，因為它的滯后部分e-τs，相當于轉(zhuǎn)移到了了閉環(huán)回路之外，于是就等同于下面系統(tǒng)：</p><p><b>　?。?-5）</b></p><p>　　其結(jié)構(gòu)圖如下圖2-4所示：</p><p>　　圖2-4 補償后的閉環(huán)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖</p><p&g

53、t;　　這對系統(tǒng)的穩(wěn)定性沒有影響，僅僅是將Y1(t)這部分往后移了一小段時間，它的控制性能就等同于沒有滯后的系統(tǒng)。</p><p><b>　　（2-6）</b></p><p>　　3 基于MATLAB的simulink模型建立</p><p>　　3.1 仿真系統(tǒng)模型的建立</p><p>　　搭建simulin

54、k模型之前，建立一個簡單的仿真系統(tǒng)模型可以幫助我們更加清晰明確的去設(shè)計構(gòu)建simulink模型。我們之前所設(shè)計的三種方案，其基本結(jié)構(gòu)圖分別如下3-1、3-2、3-3所示。</p><p>　　圖3-1 換熱器基本結(jié)構(gòu)圖 </p><p>　　圖 3-2加入PID控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　圖 3-3加入PID和史密斯預(yù)估器的基本結(jié)構(gòu)圖</p&

55、gt;<p>　　3.2 控制系統(tǒng)的時域分析</p><p>　　可以用一個動態(tài)系統(tǒng)的性能來描述典型輸入作用下的響應(yīng)。通常響應(yīng)是指系統(tǒng)在零初始值的條件下，以及在某種典型的輸入函數(shù)的作用下其對象的響應(yīng)，現(xiàn)在的控制系統(tǒng)常用的幾種輸入函數(shù)主要是單位階躍響應(yīng)函數(shù)和脈沖激勵響應(yīng)函數(shù)（沖激函數(shù)）等。而在本課題中用到的單位階躍響應(yīng)函數(shù)。在MATLAB軟件的simulink仿真模塊庫當中也有對應(yīng)系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)的模

56、塊：step。</p><p>　　3.3 階躍信號輸入的優(yōu)點</p><p>　　本課題的研究對象為換熱器的PID控制系統(tǒng)，其輸入?yún)?shù)為蒸汽流量，并非電信號或數(shù)字信號，不具備正弦或三角波的特性，故采用階躍信號作為輸入信號，其次采用階躍信號輸入可以更加方便直白的觀察上升時間和超調(diào)量，對于matlab仿真來說，一般情況下，能在階躍狀態(tài)下穩(wěn)定的系統(tǒng)認為可以在應(yīng)用中實現(xiàn)。因此采用階躍信號輸入最佳

57、。</p><p>　　3.4 simulink模型建立</p><p>　　根據(jù)我們之前所求得的傳遞函數(shù)，利用MATLAB軟件搭建simulink模型。搭建模型的具體步驟為，打開MATLAB軟件點擊左下角的start按鈕，并選擇simulink-library broswer按鈕，在彈出的面板中點擊File選擇New-model新建一個空白的模板，而后從模塊庫中選取自己需要的模塊來搭建所

58、需的simulink模型，進而得到如下3-4、3-5、3-6所示的仿真系統(tǒng)模型。</p><p>　　圖3-4 換熱器的simulink模型</p><p>　　如圖3-4所示是一個最基礎(chǔ)的simulink換熱器模型，模型由階躍輸入信號，換熱器，限幅，輸出，及一個結(jié)果顯示組成，該模型單純的是一個換熱器，未采用任何調(diào)節(jié)機制。</p><p>　　圖3-5 換熱器PID

59、控制系統(tǒng)的簡單simulink模型圖</p><p>　　如圖3-5所示，該模型加入了PID控制機制，在原有的基礎(chǔ)上，在輸入與換熱器之間增加PID控制模塊，使其階躍輸入信號優(yōu)先經(jīng)過PID的控制再由PID輸出傳入換熱器之中，最后再輸出。</p><p>　　圖3-6加入smith預(yù)估器的simulink模型</p><p>　　如圖3-6所示，該模型在原有基礎(chǔ)上，不僅

60、加入了PID控制模塊，還增加了一個史密斯預(yù)估器，具體表現(xiàn)為在PID控制模塊的下方并接上一個史密斯預(yù)估器模塊，使其輸入的階躍信號由STEP輸出后，經(jīng)過PID然后再傳入史密斯預(yù)估器之中，經(jīng)過處理再反饋到PID之中，以此來調(diào)節(jié)。</p><p>　　4 參數(shù)校正及仿真</p><p>　　4.1 PID參數(shù)的整定</p><p>　　PID參數(shù)的工程整定，其實就是依照已

61、經(jīng)確立了的方案，在實際的運行中，在控制系統(tǒng)中取得能夠日控制質(zhì)量達到最好（滿足工藝要求的期望控制質(zhì)量）的KP、TI、TD 。對于大多數(shù)的工業(yè)被控對象或過程，其數(shù)學(xué)模型可以用具有滯后時間的一階系統(tǒng)近似地描述如下：</p><p>　　G(s)=K*e-τs/(1+Ts) （4-1）</p><p>　　只要通過相對應(yīng)的方法測出被控對象或

62、過程的放大系數(shù)K、時間常數(shù)T和時滯τ，按照Ziegler-Niehols整定公式（如表4.1）計算出KP、TI、TD 再根據(jù)設(shè)計要求適當調(diào)整KP、TI、TD 、即可得到滿足性能指標的KP、TI、TD 參數(shù)。</p><p>　　表4.1 PID參數(shù)的Ziegler-Niehols經(jīng)驗整定公式</p><p>　　4.2 校正系數(shù)的確定</p><p>　　本文采用

63、了一個典型的PID（比例-積分-微分校正）校正裝置環(huán)節(jié)：</p><p>　　Gc(s)== （4-2）</p><p>　　首先我們對PID校正裝置環(huán)節(jié)中的比例環(huán)節(jié)Kp，積分環(huán)節(jié)Ti（KI)以及微分環(huán)節(jié)Kd的三個環(huán)節(jié)的取值范圍進行初步的確定。</p><p>　　（1）Kp值的初步確定</p><p>　　通過如下所示的MAT

64、LAB命令可以研究在不同的Kp值下，閉環(huán)階躍響應(yīng)的曲線，并得到合適的Kp值，如圖4-1所示。</p><p><b>　　%% 改變KP值</b></p><p><b>　　KP=0.064;</b></p><p>　　TI=0.000280167756429929;</p><p><b

65、>　　TD=0;</b></p><p>　　s=tf('s');</p><p>　　Gc=KP+TI*1/(s)+TD*s;</p><p>　　[num1,den1]=pade(85,10);</p><p>　　G1=tf(num1,den1);</p><p>　　num2=

66、39.13;</p><p>　　den2=[185 1];</p><p><b>　　num3=1;</b></p><p>　　den3=[46.25,1];</p><p>　　G2=tf(num2,den2);</p><p>　　G3=tf(num3,den3);</p>

67、<p>　　G4=G1*G2*G3;</p><p>　　G5=G2*G3-G2*G3*G1;</p><p>　　sys1=feedback(Gc,G5);</p><p>　　sys2=sys1*G4;</p><p>　　sys3=feedback(sys2,1);</p><p>　　t=0:0.0

68、01:1000;</p><p>　　y=step(sys3,t);</p><p>　　plot(t,y*95);</p><p><b>　　grid on</b></p><p><b>　　%% 改變KP值</b></p><p><b>　　KP=0.08

69、;</b></p><p>　　TI=0.000280167756429929;</p><p><b>　　TD=0;</b></p><p>　　s=tf('s');</p><p>　　Gc=KP+TI*1/(s)+TD*s;</p><p>　　[num1,de

70、n1]=pade(85,10);</p><p>　　G1=tf(num1,den1);</p><p>　　num2=39.13;</p><p>　　den2=[185 1];</p><p><b>　　num3=1;</b></p><p>　　den3=[46.25,1];</p&

71、gt;<p>　　G2=tf(num2,den2);</p><p>　　G3=tf(num3,den3);</p><p>　　G4=G1*G2*G3;</p><p>　　G5=G2*G3-G2*G3*G1;</p><p>　　sys1=feedback(Gc,G5);</p><p>　　sys2

72、=sys1*G4;</p><p>　　sys3=feedback(sys2,1);</p><p>　　t=0:0.001:1000;</p><p>　　y=step(sys3,t);</p><p><b>　　hold on</b></p><p>　　plot(t,y*95,'r

73、');</p><p><b>　　%% 改變KP值</b></p><p><b>　　KP=0.10;</b></p><p>　　TI=0.000280167756429929;</p><p><b>　　TD=0;</b></p><p&g

74、t;　　s=tf('s');</p><p>　　Gc=KP+TI*1/(s)+TD*s;</p><p>　　[num1,den1]=pade(85,10);</p><p>　　G1=tf(num1,den1);</p><p>　　num2=39.13;</p><p>　　den2=[185 1

75、];</p><p><b>　　num3=1;</b></p><p>　　den3=[46.25,1];</p><p>　　G2=tf(num2,den2);</p><p>　　G3=tf(num3,den3);</p><p>　　G4=G1*G2*G3;</p><

76、p>　　G5=G2*G3-G2*G3*G1;</p><p>　　sys1=feedback(Gc,G5);</p><p>　　sys2=sys1*G4;</p><p>　　sys3=feedback(sys2,1);</p><p>　　t=0:0.001:1000;</p><p>　　y=step(sy

77、s3,t);</p><p><b>　　hold on</b></p><p>　　plot(t,y*95,'g');</p><p><b>　　%% 改變KP值</b></p><p><b>　　KP=0.12;</b></p><p

78、>　　TI=0.000280167756429929;</p><p><b>　　TD=0;</b></p><p>　　s=tf('s');</p><p>　　Gc=KP+TI*1/(s)+TD*s;</p><p>　　[num1,den1]=pade(85,10);</p>

79、<p>　　G1=tf(num1,den1);</p><p>　　num2=39.13;</p><p>　　den2=[185 1];</p><p><b>　　num3=1;</b></p><p>　　den3=[46.25,1];</p><p>　　G2=tf(num2,d

80、en2);</p><p>　　G3=tf(num3,den3);</p><p>　　G4=G1*G2*G3;</p><p>　　G5=G2*G3-G2*G3*G1;</p><p>　　sys1=feedback(Gc,G5);</p><p>　　sys2=sys1*G4;</p><p&g

81、t;　　sys3=feedback(sys2,1);</p><p>　　t=0:0.001:1000;</p><p>　　y=step(sys3,t);</p><p><b>　　hold on</b></p><p>　　plot(t,y*95,'k');</p><p>

82、　　axis([100 1000 70 105]);</p><p>　　gtext('KP=0.064');</p><p>　　gtext('KP=0.08');</p><p>　　gtext('KP=0.10');</p><p>　　gtext('KP=0.12');&

83、lt;/p><p>　　圖4-1 不同Kp值的比較</p><p>　　由如圖4-1所示可以總結(jié)得出，當Kp的值增加時，系統(tǒng)響應(yīng)的速度變快，但超調(diào)量也同時變大，閉環(huán)系統(tǒng)響應(yīng)幅值也會同時增加，根據(jù)動態(tài)性能的指標可知，我們要選擇一個合適的Kp值，由圖可得，Kp在（0.06，0.08）時比較合理。</p><p>　?。?）Ki值的初步確定</p><p&

84、gt;　　先確定Kp值，當Kp的值確定為Kp=0.06時，運用PI控制，通過運用MATLAB命令語句可以繪出在不同Ki的值下對系統(tǒng)的作用，如圖4-2所示。</p><p>　　由于matlab命令語句與上述基本相同，就不再贅述。只顯示運行結(jié)果圖。</p><p>　　圖4-2 不同Ki值的比較</p><p>　　由圖4-2可知Ki對系統(tǒng)的影響作用主要是影響系統(tǒng)的超

85、調(diào)量，當增加Ki值時，系統(tǒng)的超調(diào)量將增大。因此在選擇Ki的值時，可根據(jù)圖4-2進行確定，Ki值可取范圍在（0.20，0.30）之間。</p><p>　?。?）Kd值的初步范圍確定</p><p>　　對Kd值的初步范圍確定可先對Kp,Ki進行初步取值，當Kp和Ti的值取在Kp=0.06，Ki=0.28時，再對Kd的值進行確定，設(shè)計出一個完整的PID控制校正裝置。通過運用MATLAB命令語

86、句可以繪出在不同Kd的值下對系統(tǒng)的影響與作用，如圖4-3所示。</p><p>　　由于matlab命令語句與上述基本相同，就不再贅述。只顯示運行結(jié)果圖。</p><p>　　圖4-3 不同KD值的比較</p><p>　　由4-3圖可知當Kp和Ki的值已經(jīng)確定時，隨著Kd的增大，系統(tǒng)的調(diào)節(jié)時間也將會縮短，同時系統(tǒng)響應(yīng)的幅值也將會降低。由圖可知Kd的取值范圍為（0.

87、4，0.6）比較合理。</p><p>　　根據(jù)以上實驗對PID參數(shù)進行MATLAB仿真，PID控制器中的各項系數(shù)在對被控對象上也有著相互影響的作用，所以在對PID各項參數(shù)的取值時也要考慮到其他的參數(shù)對系統(tǒng)的影響，經(jīng)過最后仿真可確定PID裝置的參數(shù)為，Kp=0.06、Ki=0.00028、Kd=0.048。</p><p>　　4.3 仿真結(jié)果及分析</p><p>

88、;　　通過參數(shù)整定及最終校正系數(shù)的確定，在確立了參數(shù)之后，對我們設(shè)計的實驗方案進行仿真，并對結(jié)果進行觀察和研究。</p><p>　　1)對第一種方案，即只存在簡單的換熱器模型，不使用任何調(diào)節(jié)機制的simulink模型進行仿真。得到的結(jié)果（階躍響應(yīng)曲線）如下圖4-4所示。</p><p>　　圖4-4 簡單換熱器的閉環(huán)階躍響應(yīng)曲線</p><p>　　如上圖4-4所

89、示，對于只存在簡單換熱器的simulink模型進行仿真之后，得到如圖的階躍響應(yīng)曲線，因為存在大滯后，故結(jié)果為溫度高低反復(fù)，并沒有達到我們所預(yù)期的結(jié)果，因此我們繼續(xù)對第二種方案進行仿真。</p><p>　　2)因為第一種方案不能滿足我們的要求，下面我們對第二種方案進行仿真，即加入了PID控制的換熱器。得到的結(jié)果（階躍響應(yīng)曲線）如圖4-5所示。</p><p>　　圖4-5加入了PID的換熱

90、器simulink仿真結(jié)果</p><p>　　如上圖4-5所示，得到的階躍響應(yīng)曲線仍然是溫度高低反復(fù)的結(jié)果，與圖4-4進行對比，我們發(fā)現(xiàn)其結(jié)果溫度反復(fù)的幅值已經(jīng)大幅度的降低，那么就證明，加入了PID以后，對整個系統(tǒng)的滯后有一定的調(diào)節(jié)作用，但是雖然有一定的效果，卻還是不能讓結(jié)果達到我們所期望的要求，因此我們要繼續(xù)對第三種方案進行驗證。</p><p>　　3)因為前兩種方案都未能達到目的，

91、我們依照之前設(shè)計好的方案進行第三種方案的驗證，即同時加入了PID和史密斯預(yù)估器的換熱器simulink模型。對該模型進行仿真，得到的結(jié)果（階躍響應(yīng)曲線）如下圖4-6所示。</p><p>　　圖4-6 加入了PID和史密斯預(yù)估器的換熱器simulink模型仿真結(jié)果</p><p>　　如上圖4-6所示，得到的結(jié)果（階躍響應(yīng)曲線）的走勢已經(jīng)符合了大致要求，對該曲線進行仔細的數(shù)據(jù)分析得到如下數(shù)

92、據(jù)：</p><p>　　調(diào)節(jié)時間約為700s，</p><p>　　輸出熱水溫度為94.85度，</p><p>　　穩(wěn)態(tài)誤差0.15度，</p><p>　　最高溫度為98.01度，</p><p>　　最大偏差3.01度，</p><p>　　超調(diào)量為3.16%，</p>&

93、lt;p><b>　　符合課題要求。</b></p><p>　　同時可得系統(tǒng)函數(shù)的波特圖如圖4-7所示</p><p>　　圖4-7 系統(tǒng)函數(shù)波特圖</p><p>　　波特圖的定義為：以對數(shù)為標尺、用折線繪制的幅頻、相頻特性曲線。</p><p>　　波特圖的優(yōu)點：采用對數(shù)坐標便于表示較大的幅度動態(tài)范圍和較寬的

94、頻率跨度，將頻率特性的繪制與系統(tǒng)函數(shù)的極零點分布直接聯(lián)系起來，簡化系統(tǒng)頻率響應(yīng)曲線的繪制，還能夠近似估算系統(tǒng)的頻率響應(yīng)參數(shù)，快速了解通帶特征。</p><p>　　由圖可得系統(tǒng)的相位裕度：P.M=62.4 deg ，幅值裕度：G.M=2.8dB 系統(tǒng)穩(wěn)定。</p><p>　　相位裕度就是系統(tǒng)在達到不穩(wěn)定狀態(tài)之前，相位變化能夠增加的這部分值，相位裕度越大，系統(tǒng)就會越穩(wěn)定。但是，它的時間響應(yīng)

95、速度會降低，所以要選取一個最合適的相位裕度。相位裕度的定義為：運算放大器增益的相位在增益交點頻率時，與-180°相位的差值，表達式為：</p><p>　　PM=∠Av(W1)-(-180°)=∠Av(W1)+180°其中W1為運算放大器的增益交點頻率。經(jīng)過研究可得，相位裕度不能低于45°，最好的取值是60°。</p><p><b&

96、gt;　　5 結(jié)論</b></p><p>　　隨著科技的發(fā)展和人們對品質(zhì)要求的提高，以及國家對能源資源的重視，對于能源資源的保護和利用率的提高亟待提高，在這樣的前提下，本文對換熱器的PID控制系統(tǒng)進行了模型構(gòu)建以及仿真，基于換熱器進行了組態(tài)仿真，目的在于提高換熱器的能源利用效率。</p><p>　　本文的主要研究內(nèi)容以及成果包括以下幾個方面：</p><

97、;p>　　研究換熱器的PID控制系統(tǒng)首先要了解換熱器的原理，只有了解了換熱器的原理才能在這個基礎(chǔ)上進行進一步的控制。</p><p>　　在對換熱器的控制過程中采用了PID控制系統(tǒng)，用來更加方便快捷的進行控制，因此對于PID的應(yīng)用及參數(shù)工程整定有了進一步的研究。</p><p>　　對于整個系統(tǒng)的研究中，采用了smith預(yù)估器來解決系統(tǒng)的時滯性，并且取得了良好的效果。</p&g

98、t;<p>　　對于整個換熱器PID控制系統(tǒng)，建立了數(shù)學(xué)模型以及仿真和參數(shù)校正做了很多對比，驗證了該系統(tǒng)的可行性及實用性。</p><p>　　關(guān)于進一步研究的建議： </p><p>　　盡管本文對換熱器的PID控制系統(tǒng)進行了初步的系統(tǒng)模型建立和仿真，換熱器和PID控制以及所用到的smith預(yù)估器都有了進一步的了解和研究，但是本文只進行了基于普通換熱器的原理進行了建模仿真，

99、而現(xiàn)在的換熱器種類多種多樣，原理也有差別，因此并不具有普遍性，要結(jié)合實際，以換熱器的共同特點及相同之處進行具有代表性的研究。促使我國在能源利用率的提高上有進一步的發(fā)展。</p><p>　　通過本次畢業(yè)設(shè)計的選題，以及確定大概的設(shè)計思路，到撰寫開題報告，換熱器PID控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立以及對其系統(tǒng)模型進行MATLAB仿真，到最后畢業(yè)論文的總結(jié)和寫作。初步完成了畢業(yè)設(shè)計及論文的既定目標。同時對自動控制原理有了進一

100、步的了解與深入研究。也對MATLAB這個軟件有了更深入的了解，對MATLAB的仿真功能有了更進一步的了解和學(xué)習(xí)運用。希望通過本次畢業(yè)設(shè)計可以對相關(guān)學(xué)科知識進行更深的學(xué)習(xí)與鞏固，同時希望本次課題研究可以對換熱器PID控制的相關(guān)研究有些許幫助，對其研究的發(fā)展有更深層次的影響。</p><p><b>　　6 參考文獻</b></p><p><b>　　參考文

101、獻</b></p><p>　　[1] 胡壽松.自動控制原理[M].北京：科學(xué)出版社,2002.</p><p>　　[2] 劉金琨.先進PID控制及其MATLAB仿真[M].北京：電子工業(yè)出版社,2011.</p><p>　　[3] 黃忠霖.控制系統(tǒng)MATLAB計算及仿真[M].北京：國防工業(yè)出版社,2004.</p><p

102、>　　[4] 蔡旭暉、劉衛(wèi)國、蔡立燕.MATLAB基礎(chǔ)與應(yīng)用教程[M].北京：人民郵電出版社,2013.</p><p>　　[5] 李玉云.自動控制原理與CAI教程[M].北京：機械工業(yè)出版社,2010.</p><p>　　[6] 陸培文.調(diào)節(jié)閥實用技術(shù)[M].北京:機械工業(yè)出版社,2006.</p><p>　　[7] 王鳴.一種換熱器的

103、變PID參數(shù)的控制方法及實現(xiàn)[J].機電工程出版社，2001,18(3):47-49.</p><p>　　[8] 李遵基.熱工自動控制系統(tǒng)[M].北京：中國電力出版社,1997．</p><p>　　[9] 何克忠，李偉.計算機控制系統(tǒng)[M].北京：清華大學(xué)出版社,1998．</p><p>　　[10] 曾云.基于灰色預(yù)測的動態(tài)Smith預(yù)估

104、控制[J].工業(yè)儀表與自動化裝置，1998年04期.</p><p>　　[11] 馬曉馳.國內(nèi)外新型高效換熱器[J].化工進展，2001,(01)：49-51</p><p>　　[12] 黃天戍，羅璠，徐長寶，任清珍.一種可靈活使用的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計方法研究[J].中國儀器儀表，2003,(07).</p><p>　　[13] 余勇，萬德

105、鈞.一種基于Smith預(yù)估器的溫度控制系統(tǒng)[J].自動化儀表，2000年01期 21(1):6-7.</p><p>　　[14] 金以慧.過程控制[M].北京：清華大學(xué)出版社,2007. </p><p>　　[15] 謝仕宏.MATLAB R2008 控制系統(tǒng)動仿真實例教程[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2009. </p

106、><p>　　[16] Spence.J., Tooth.A.S.Pressure Vessels Design：Concepts and Principles. Oxford： Alden Press, UK, 1994.</p><p>　　[17] 王再英,劉淮霞,陳毅靜.過程控制系統(tǒng)與儀表第一版[M].北京:機械工業(yè)出版社,2013. </p>

107、<p>　　[18] 白志剛.自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)解析與PID整定[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2012.</p><p>　　[19] D.Hanselman,B.Littlefield.Mastering MATLAB 5[M].Prentice Hall,New Jersey,1998.</p><p>　　[20] Aidan O'Dwyer.Handbook

108、 of Pi and Pid Controller Tuning Rules.[J]《Automatica》,2005,41(2):355-356</p><p>　　[21] Harikumar Rajaguru,Ganesh Babu Chidambaram,Vinoth Kumar Bojan.FPGA Fuzzy (Pd & Pid) Controller Models for Insulin[

109、M]. LAP Lambert Academic Publishing AG & Co KG，2012.</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　本次課題的研究以及學(xué)位論文的創(chuàng)作都是在我的指導(dǎo)老師**老師的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的。她嚴肅的科學(xué)態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵著我。*老師時刻都關(guān)心著我們的

110、進度，經(jīng)常指導(dǎo)我們，在課題設(shè)計中給予了我們很多的指導(dǎo)，同時也對創(chuàng)新方面給了我們很多很有心意的意見，使我們能良好的完成自己的課題并且還能做一定程度的創(chuàng)新。此外，江老師還在思想、生活上等各方面給予我以無微不至的關(guān)懷，在此我謹向**老師致以我最誠摯的謝意和最崇高的敬意。我還要感謝從頭到尾一直給予我很多幫助幫我解答很多問題的同組同學(xué)，正是由于你們的幫助和支持，我才能克服一個一個的難題和疑惑，直至本次論文的順利完成。 </p>