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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。

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

基于反应釜的实时仿真控制平台设计与开发

内容摘要

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