基于Matlab的燃油炉温度仿真系统的设计

基于Matlab的PID温控系统的设计与仿真摘要在Matlab6.5环境下,通过Matlab/Simulink提供的模块,对温度控制系统的PID控制器进行设计和仿真。

结果表明,基于Matlab的仿真研究,能够直观、简便、快捷地设计出性能优良的交流电弧炉温度系统控制器。

关键词温度系统数学模型;参数整定;传递函数在钢铁冶炼过程中,越来越多地使用交流电弧炉设备,温控系统的控制性能直接影响到钢铁的质量,所以炉温控制占据重要的位置。

PID控制是温控系统中一种典型的控制方式,是在温度控制中应用最广泛、最基本的一种控制方式。

随着科学发展,各行各业对温控精度要求越来越高,经典PID控制在某些场合已不能满足要求,因而智能PID控制的引入是精密温控系统的发展趋势。

为了改善电弧炉系统恒温控制质量差的现状,研制具有快速相应的、经济性好的、适合国情的恒温控制装置具有十分重要的意义。

1温控系统模型的建立在Matlab6.5环境下,通过Simulink提供的模块,对电弧炉温控系统的PID控制器进行设计和仿真。

由于常规PID控制器结构简单、鲁棒性强,被广泛应用于过程控制中。

开展数字PID控制的电弧炉控制系统模型使应用于生产实际的系统稳定性和安全性得到迅速改善。

1.1温控系统阶越响应曲线的获得在高校微机控制技术实验仪器上按以下步骤测得温度系统阶越响应曲线:1)给温度控制系统75%的控制量,即每个控制周期通过X0=255×75%=191个周波数,温度系统处于开环状态。

2)ATMEGA32L内部A/D每隔0.8s采样一次温度传感器输出的电压值,换算成实际温度值,再通过串口通讯将温度值送到电脑上保存。

使用通用串口调试助手“大傻串口调试软件-3.0AD”作为上位机接收数据并保存到文件“S曲线采集.txt”中。

3)在采集数据过程中,不时的将已经得到的数据通过“MicrosoftExcel”文档画图,查看温度曲线是否已经进入了稳态区;根据若曲线在一个较长时间里基本稳定在一个小范围值内即表明进入稳态区了,此时关闭系统。

课程设计设计题目：基于MATLAB的电炉温度控制算法比较及仿真研究系别：班级：学号：姓名：指导教师：任务书一、题目基于matlab 的电炉温度控制算法比较及仿真研究二、说明 设某电炉控制对象的控制模型为s e ss W 22011)(-+=，运用所学知识，对其控制算法进行研究并运用MATLAB 的模simulink 块进行仿真比较，给出最优控制算法结论。

三、要求：1. 温度的变化范围为:0～200℃，要求实现80℃的恒温控制。

2. 炉温变化曲线要求参数：3. S t ≤80s ；超调量p σ≤10℅；静态误差v e ≤2℃。

4. 至少采用三种算法（如PID 算法及其改进算法、Smith 预估控制算法、达林算法等三种不同算法）作对比研究。

4.可以自己在基本要求基础上，增加其他算法研究，如：各种PID 算法、模糊控制算法等。

四、报告书写实验完成后，用A4纸撰写研究报告。

其格式要求如下:1、研究对象分析说明；2、各算法设计部分包括：（1）各算法简介；（2）各仿真程序或者仿真连接图；（3）各仿真结果；（4）仿真结果分析说明；3、对每种算法作总结比较，总结各自特点，讨论并最终得出本电炉温度控制的理想算法。

4、对本次设计整个过程做小结，说明自己在整个过程中面临的问解决的措施、心得及体会。

一、课程设计的目的及分析该系统的被控对象为电炉，采用热阻丝加热，利用大功率可控硅控制器控制热阻丝两端所加的电压大小，来改变流经热阻丝的电流，从而改变电炉炉内的温度。

可控硅控制器输入为0~5V 时对应电炉温度0~~200℃，温度传感器测量值对应也为0~5V ，炉温变化曲线要求参数：S t ≤80s ；超调量p ≤10℅；静态误差v e ≤2℃。

该系统利用单片机可以方便地实现对各参数的选择与设定，实现工业过程中控制。

它采用温度传感器热电偶将检测到的实际炉温进行A/D 转换，再送入计算机中，与设定值进行比较，得出偏差。

对此偏差进行调整，得出对应的控制量来控制驱动电路，调节电炉的加热功率，从而实现对炉温的控制。

文章编号:1000-0925(2003)05-023-05240088基于Matlab/Simulink 的汽油机电控系统仿真陈　超1,王绍　1,康晓敦2(1.清华大学汽车安全与节能国家重点实验室,北京100084;2.摩托罗拉(中国)电子有限公司)Simulation of Electronically G ontrolled System for G asoline Engine inEnvironment of Matlab/SimulinkCHEN Chao 1,WANG Shao 2gu ang 1,KANG Xiao 2dun 2(1.State Key Lab of Automotive Safety and Energy ,Tsinghua University ,Beijing 100084,China ;2.Motorola (China )Electronic Co.Ltd )Abstract :This paper presents an available math model of electronic control engine based on the mean val 2ue model ,and chooses the dynamic simulation software Matlab/Simulink ,describes the simulating processes and architectures of these models in the environment of Matlab/Simulink.Furthermore it is realized in an actual en 2gine ,and contrasts and analyzes the simulating results with the experimental datas.摘要:在平均值模型的基础上,建立了合适的发动机数学模型,并选用动态仿真软件Mat 2lab/Simulink ,给出了以上模型在Matlab/Simulink 环境下的仿真过程和结构框图。