换热器智能控制系统的研究与仿真.docx

摘要：热交换器是一种将冷热流体间的热量进行传递的仪器设备。由于目前控制方法的单一性和工艺水平的落后，换热器的通用控制效果不理想，效率低，常规PID控制达不到预期的控制效果。因而，本文根据换热系统的组成特点和控制流程，建立了换热器温度控制系统的数学模型。基于所建立的数学模型，提出了三种控制策略，分别是常规PID、模糊PID以及Smith预估PID作为控制器算法。

本文首先采用了常规PID控制算法来对换热器的出口温度进行控制，建立了仿真模型并进行了PID参数整定，得到了较好的控制效果。然后又采用了模糊PID控制，即在PID控制的基础上加上模糊控制，通过在MATLAB制定模糊规则，隶属函数等实现。由于对象存在纯滞后环节，最后本文采用了Smith预估控制，但是Smith预估控制太过于依赖系统的数学模型。通过每种控制策略的仿真结果的对比，本文提出史密斯预估与模糊PID控制相结合更加适合换热器的出口温度控制。

关键词：换热器；　PID控制； 模糊控制；　Smith预估； MATLAB仿真

目录

摘要

ABSTRACT

1 引言-1

1.1 课题的背景-1

1.2 课题的发展现状-1

1.3 本文的主要工作-2

2 换热器的控制方案-4

2.1 换热器的工艺流程-5

2.2 换热器的工作原理-5

2.3 控制方案的确定-8

2.4 本章小结-9

3 系统仿真模型的建立-10

3.1 MATLAB简介-10

3.2 Simulink简介-10

3.3 本章小结-11

4 换热器出口温度PID控制的仿真设计-12

4.1 PID控制器简介-12

4.2 PID控制器参数整定-13

4.3 常规PID控制Simulink仿真-14

4.4 本章小结-18

5 换热器出口温度模糊PID控制器的仿真设计-19

5.1 模糊控制器的原理和设计步骤-19

5.2 模糊PID控制（F-PID复合控制器）-20

5.3 用模糊控制器调节PID控制器的参数-20

5.4 模糊PID控制换热器出口温度结果仿真-22

5.5 本章小结-29

6 换热器出口温度Smith预估控制的仿真设计-30

6.1 Smith预估控制概述-30

6.2 Smith预估控制的Simulink仿真结果-32

6.3 本章小结-33

结论及展望-34

参 考 文 献-35

致    谢-36