《虛擬過程控制系統(tǒng)仿真實驗教程》以過程裝備為控制對象，使用亞控公司的組態(tài)王軟件和MathWorks公司的Matlab軟件進行虛擬過程控制系統(tǒng)的操作界面、功能設(shè)置、底層控制系統(tǒng)模塊和界面通信設(shè)置等方面的二次開發(fā)，構(gòu)建出能夠覆蓋常見復(fù)雜過程控制方案的13個虛擬過程控制仿真實驗。這些實驗具有工藝流程直觀、動畫效果逼真、反饋及時等特點。
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目錄
第1章 虛擬過程仿真實驗平臺概述 1
1.1 虛擬過程仿真實驗平臺架構(gòu) 1
1.1.1 虛擬過程仿真系統(tǒng)組成 1
1.1.2 操作組態(tài)界面 1
1.1.3 控制系統(tǒng)構(gòu)建 3
1.2 仿真系統(tǒng)軟件 4
1.2.1 Matlab簡介 4
1.2.2 Simulink簡介 5
1.2.3 組態(tài)王簡介 5
1.2.4 OPC技術(shù)簡介 7
1.3 虛擬過程仿真實驗平臺運行步驟 15
1.3.1 組態(tài)程序與Simulink程序的匹配 16
1.3.2 虛擬仿真實驗系統(tǒng)啟動順序 17
1.3.3 虛擬仿真實驗系統(tǒng)停止順序 17
1.3.4 仿真實驗平臺運行注意事項 17
第2章 過程控制系統(tǒng) 18
2.1 簡單控制系統(tǒng) 18
2.2 過程控制動態(tài)性能指標 19
2.3 串級控制系統(tǒng) 20
2.3.1 基本概念 20
2.3.2 串級控制系統(tǒng)的設(shè)計 22
2.3.3 串級控制系統(tǒng)的投運和整定 23
2.4 常用的過程整定 24
2.4.1 比例積分微分控制整定 24
2.4.2 串級控制PID參數(shù)整定 27
2.5 前饋-反饋控制系統(tǒng) 30
2.5.1 前饋-反饋控制系統(tǒng)的概念 30
2.5.2 前饋-反饋控制系統(tǒng)的設(shè)計 31
2.5.3 前饋-反饋控制系統(tǒng)的參數(shù)整定 32
2.6 選擇控制系統(tǒng) 33
2.6.1 選擇控制系統(tǒng)的概述 33
2.6.2 選擇控制系統(tǒng)的分類 33
2.6.3 選擇控制系統(tǒng)的設(shè)計 34
2.6.4 選擇控制系統(tǒng)的參數(shù)整定 35
2.7 比值控制系統(tǒng) 35
2.7.1 比值控制系統(tǒng)的定義 35
2.7.2 比值控制系統(tǒng)的分類 36
2.7.3 比例控制器的參數(shù)整定 42
2.8 均勻控制系統(tǒng) 43
2.8.1 均勻控制系統(tǒng)的由來 43
2.8.2 均勻控制系統(tǒng)的簡介 44
2.8.3 均勻控制系統(tǒng)的實現(xiàn)方案 45
2.8.4 均勻控制的參數(shù)整定 48
2.9 三沖量控制系統(tǒng) 48
2.9.1 鍋爐三沖量簡介 48
2.9.2 鍋爐三沖量的工作原理 49
2.9.3 鍋爐三沖量的調(diào)節(jié)過程 50
2.10 Smith預(yù)估控制系統(tǒng) 50
2.10.1 大滯后系統(tǒng)簡介 50
2.10.2 大滯后系統(tǒng)的特點及常規(guī)控制策略 51
2.11 解耦控制系統(tǒng) 53
2.11.1 耦合現(xiàn)象 53
2.11.2 解耦控制系統(tǒng)的應(yīng)用 53
2.12 分程控制系統(tǒng) 55
2.12.1 分程控制系統(tǒng)的概念 55
2.12.2 分程控制系統(tǒng)的實現(xiàn) 55
2.12.3 分程控制系統(tǒng)的應(yīng)用 55
2.12.4 分程控制系統(tǒng)的設(shè)計與控制器參數(shù)的整定 58
第3章 控制算法 59
3.1 PID控制器原理及特點 59
3.1.1 常規(guī)PID控制 59
3.1.2 增量PID控制 60
3.2 串級PID控制 61
3.3 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制 61
3.3.1 函數(shù)信號與誤差信號的計算 63
3.3.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練算法 63
3.4 模糊PID控制 65
3.4.1 模糊PID控制方式簡介 65
3.4.2 模糊PID算法 65
3.4.3 模糊PID參數(shù)調(diào)試 66
3.5 預(yù)測控制 67
3.6 前饋-反饋控制 68
3.7 解耦控制 71
第4章 復(fù)雜過程控制虛擬實驗 74
4.1 雙容水箱液位串級PID 控制及抗干擾實驗 74
4.1.1 實驗?zāi)康?74
4.1.2 實驗設(shè)備 74
4.1.3 實驗工藝流程 74
4.1.4 實驗內(nèi)容與實驗步驟 75
4.1.5 實驗結(jié)果分析 80
4.1.6 實驗注意事項 80
4.1.7 思考題 80
4.2 雙容水箱雙閉環(huán)比值PID 控制實驗 81
4.2.1 實驗?zāi)康?81
4.2.2 實驗設(shè)備 81
4.2.3 實驗工藝流程 81
4.2.4 實驗內(nèi)容與實驗步驟 82
4.2.5 實驗結(jié)果分析 87
4.2.6 實驗注意事項 87
4.2.7 思考題 87
4.3 電加熱水箱溫度與流量的前饋-反饋控制實驗 88
4.3.1 實驗?zāi)康?88
4.3.2 實驗設(shè)備 88
4.3.3 實驗工藝流程 88
4.3.4 實驗內(nèi)容與實驗步驟 89
4.3.5 實驗結(jié)果分析 93
4.3.6 實驗注意事項 93
4.3.7 思考題 94
4.4 鍋爐三沖量控制實驗 94
4.4.1 實驗?zāi)康?94
4.4.2 實驗設(shè)備 94
4.4.3 實驗工藝流程 94
4.4.4 實驗內(nèi)容與實驗步驟 95
4.4.5 實驗結(jié)果分析 100
4.4.6 實驗注意事項 100
4.4.7 思考題 100
4.5 大型儲罐分程控制實驗 101
4.5.1 實驗?zāi)康?101
4.5.2 實驗設(shè)備 101
4.5.3 實驗工藝流程 101
4.5.4 實驗內(nèi)容與實驗步驟 102
4.5.5 實驗結(jié)果分析 105
4.5.6 實驗注意事項 105
4.5.7 思考題 105
4.6 雙位水箱液位與流量均勻控制實驗 105
4.6.1 實驗?zāi)康?105
4.6.2 實驗設(shè)備 106
4.6.3 實驗工藝流程 106
4.6.4 實驗內(nèi)容與實驗步驟 107
4.6.5 實驗結(jié)果分析 110
4.6.6 實驗注意事項 110
4.6.7 思考題 111
4.7 反應(yīng)釜溫度與液位解耦控制實驗 111
4.7.1 實驗?zāi)康?111
4.7.2 實驗設(shè)備 111
4.7.3 實驗工藝流程 111
4.7.4 實驗內(nèi)容與實驗步驟 112
4.7.5 實驗結(jié)果分析 120
4.7.6 實驗注意事項 121
4.7.7 思考題 121
4.8 三容水箱的Smith預(yù)估控制系統(tǒng)實驗 121
4.8.1 實驗?zāi)康?121
4.8.2 實驗設(shè)備 121
4.8.3 實驗工藝流程 121
4.8.4 實驗內(nèi)容與實驗步驟 123
4.8.5 實驗結(jié)果分析 130
4.8.6 實驗注意事項 131
4.8.7 思考題 131
4.9 鍋爐液位選擇控制系統(tǒng)實驗 131
4.9.1 實驗?zāi)康?131
4.9.2 實驗設(shè)備 131
4.9.3 實驗工藝流程 131
4.9.4 實驗內(nèi)容與實驗步驟 133
4.9.5 實驗結(jié)果分析 136
4.9.6 實驗注意事項 136
4.9.7 思考題 137
4.10 三容水箱的多變量控制系統(tǒng)實驗 137
4.10.1 實驗?zāi)康?137
4.10.2 實驗設(shè)備 137
4.10.3 實驗工藝流程 137
4.10.4 實驗內(nèi)容與實驗步驟 138
4.10.5 實驗結(jié)果分析 142
4.10.6 實驗注意事項 142
4.10.7 思考題 142
第5章 智能過程控制虛擬實驗 143
5.1 雙容水箱液位串級神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制實驗 143
5.1.1 實驗?zāi)康?143
5.1.2 實驗設(shè)備 143
5.1.3 實驗工藝流程 143
5.1.4 實驗內(nèi)容與實驗步驟 145
5.1.5 實驗結(jié)果分析 150
5.1.6 實驗注意事項 150
5.1.7 思考題 150
5.2 雙閉環(huán)比值BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制實驗 151
5.2.1 實驗?zāi)康?151
5.2.2 實驗設(shè)備 151
5.2.3 實驗工藝流程 151
5.2.4 實驗內(nèi)容與實驗步驟 152
5.2.5 實驗結(jié)果分析 159
5.2.6 實驗注意事項 159
5.2.7 思考題 159
5.3 三容水箱模糊PID控制實驗 160
5.3.1 實驗?zāi)康?160
5.3.2 實驗設(shè)備 160
5.3.3 實驗工藝流程 160
5.3.4 實驗內(nèi)容與實驗步驟 161
5.3.5 實驗結(jié)果分析 166
5.3.6 實驗注意事項 166
5.3.7 思考題 166
第6章 虛擬仿真實驗附表 167
6.1 單PID控制器調(diào)試 167
6.2 雙PID控制器調(diào)試 167
6.3 Smith預(yù)估控制系統(tǒng) 168
6.4 三容水箱模糊PID 控制系統(tǒng) 169
6.5 分程控制系統(tǒng) 169
6.6 三沖量控制系統(tǒng) 170
6.7 三容水箱多變量控制系統(tǒng) 170
6.8 選擇控制系統(tǒng) 171
參考文獻 172
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