基于模糊算法的油水分离控制系统设计与仿真.docx

摘要：石油炼制工业和国民经济的发展十分密切，无论工业、农业、交通运输和国防建设都离不开石油产品。油水分离过程是原油冶炼的一个重要环节。特别是脱水过程中油水界面的高度，直接与成品原油的产品质量和生产效益有关联。从控制角度来讲，油水分离过程是一个多输入多输出系统，变量之间强耦合，干扰频繁。因此，设计一个模糊控制器，更精确把游离水脱除器和电脱除器内油水界面高度控制在满足工艺要求范围内显得尤为必要。

本论文以油水分离过程为研究对象，针对工艺情况、控制要求、生产规模等情况，设计了一套基于S7-300 PLC技术的自动化控制系统，实现对游离水脱除器和电脱水器内油水界面高度的控制以及安全联锁报警等功能。同时，使用组态软件编写上位机界面实现数据传输、工艺参数修改、实时监控等功能。

本文在传统PID控制的基础上，重点讨论了模糊算法和PID算法相结合的控制策略，并用MATLAB软件进行模拟仿真。模拟仿真结果显示，模糊PID控制算法比传统的PID控制算法对油水分离系统的控制效果更好，能够很好的提高原油脱水效率和生产经济效益。满足控制要求。

关键词：油水分离工艺；模糊控制；MATLAB仿真；S7-300与组态

目录

摘要

Abstract

1.绪论-1

1.1课题研究背景及意义-1

1.2国内外模糊控制发展现状-2

1.3本论文的研究内容-3

1.4论文内容-4

2.油水分离工艺以及系统模型的建立-6

2.1工艺流程简介-6

2.2油水分离数学模型的建立-7

2.3反应装置的联锁报警-8

3.控制方案的设计与仿真-12

3.1 PID控制-12

3.2 PID控制器选择以及控制系统参数整定-13

3.2.1PID控制器选择-13

3.2.2 PID控制器的参数整定-13

3.3 PID控制系统在MATLAB中仿真-15

3.4模糊控制器设计-17

3.4.1模糊控制系统-17

3.4.2本文模糊PID控制器设计步骤-18

3.5模糊控制器在MATLAB中仿真-23

3.6 控制性能比较与分析-24

4.硬件选型与软件程序的编写-25

4.1 S7-300中系统硬件选型-25

4.1.1 CPU选型-25

4.1.2 I/O地址分配-25

4.1.3硬件选型操作-25

4.2工艺控制流程-25

4.3控制程序设计-27

5.组态界面设置-34

6.问题探讨与总结-37

6.1问题探讨-37

6.2论文总结-38

参考文献-39

致谢-40