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基于反应釜的实时仿真控制平台设计与开发
作 者: 李玉山
导 师: 邵诚
学 校: 大连理工大学
专 业: 控制理论与控制工程
关键词: OPC协议 集成系统 WinCC MATLAB 实时控制 实时仿真
分类号: TP273
类 型: 硕士论文
年 份: 2010年
下 载: 141次
引 用: 2次
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内容摘要
本文根据实验室间歇反应釜的工艺流程过程的控制要求,控制仿真一体化平台的需求建立了实时仿真与控制平台,平台中的算法库集成了实验室以往的研究成果,也添加了一些实验室以往没有涉及到的算法,得出了较好的仿真效果和控制效果。主要对反应釜监控操作层进行了功能的优化设计。其反应釜过程监控操作级主要实现的软件平台为WinCC,由于其不能对控制系统进行仿真,且计算能力比较薄弱,本文通过开放式标准接口OPC (OLE For Process Control)来对WinCC和常用工业仿真软件MATLAB的数据实时交换来实现了WinCC的仿真功能和计算能力的优化,并且在后台MATLAB部分建立了可扩展的开放式算法库,简化了在WinCC中算法的编写。通过OPC协议实现了WinCC与MATLAB的无缝集成,并建立了实时仿真与控制系统。对于间歇式反应釜,其反应物料有多样性的特点,故反应物料跟随市场或者其他原因而变化,所以对于间歇式反应釜而言应具有一个能适应物料变化的算法库。对于实验室而言其需要对于先进控制算法研究平台。文中搭建的平台经过试验验证,其算法库当中PID、模糊自适应辩论域、模糊自适应PID控制算法对反应釜温度控制效果较好,且算法库添加控制算法方便,算法程序简单易懂。对于实验室延续继承以往所做的研究具有重要的意义。
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全文目录
摘要 4-5 Abstract 5-8 1 绪论 8-12 1.1 课题意义 8-9 1.2 间歇式反应釜应用领域 9 1.3 间歇式反应釜先进控制研究现状和展望 9-10 1.4 本文的结构 10-12 2 间歇式反应釜分布式控制系统结构 12-16 2.1 间歇反应釜工艺介绍 13-14 2.2 反应釜控制回路介绍 14-16 3 过程控制级系统设计与实现 16-27 3.1 过程控制级系统硬件配置 16-17 3.2 PLC硬件组态和程序设计 17-23 3.2.1 STEP7软件概述 17-20 3.2.2 PLC硬件组态 20-21 3.2.3 PLC程序设计 21-23 3.3 上位机监控系统结构及功能设计 23-24 3.3.1 上位机软件WinCC简介 23 3.3.2 上位机系统结构及功能 23-24 3.4 实时仿真与控制平台结构设计 24-27 4 先进控制算法在反应釜控制当中的应用 27-46 4.1 经典PID控制 27-30 4.1.1 PID控制机理 27-28 4.1.2 PID控制算法 28-30 4.2 模糊控制 30-39 4.2.1 变论域模糊控制的产生 31-32 4.2.2 变论域自适应模糊控制器 32-33 4.2.3 变论域自适应模糊控制伸缩因子的定义 33-34 4.2.4 辩论域糊控制器伸缩因子对输出的影响与伸缩因子的选取 34-36 4.2.5 反应釜釜温辩论域自适应模糊控制器的设计 36-39 4.3 模糊PID自整定设计 39-46 4.3.1 模糊PID基本思想 39-42 4.3.2 模糊PID自整定控制器对于反应釜模型的仿真研究 42-46 5 实时仿真与控制平台的搭建 46-54 5.1 平台软件实现 46-51 5.1.1 OPC技术 46-47 5.1.2 WinCC与MATLAB的OPC通讯 47-51 5.2 平台运行效果 51-54 5.2.1 实时仿真 51-52 5.2.2 反应釜实时控制 52-54 结论 54-55 参考文献 55-57 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 57-58 致谢 58-60
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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 自动控制、自动控制系统
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