换热首站供暖供水与补水自动控制系统设计与实现

摘要

在供暖系统中,由于受系统本身具有的大时滞、非线性和参数时变等特点的影响,在仅仅采用传统PID控制方式下,供暖供水压力和供暖补水压力波动范围大、动态过程持续时间长,管网水锤效应较为明显,不能很好的满足工艺要求。
　　通过大量阅读相关文献,再结合本供暖系统的具体特点,拟采用参数自适应模糊PID控制和前馈-串级控制系统代替传统的PID控制分别对供暖供水压力和供暖补水压力进行控制。
　　在供暖供水控制系统设计时,首先根据传统PID控制、模糊控制和自适应控制的理论基础和特点,分析得到使用参数自适应模糊PID控制对供暖供水压力进行控制的可行性和较使用传统PID控制的长处。其次,根据供暖供水系统的具体特点、控制要求和参数自适应模糊PID控制相关理论知识设计了参数自适应模糊PID控制器,并还对控制器中重要参数的整定进行了阐述。最后,在MATLAB仿真工具中对使用不同的控制系统对供暖供水系统进行了仿真对比。得到,使用了参数自适应模糊PID控制器较使用了传统的PID控制器的供暖供水系统,供水压力动态性能更优、控制系统适应能力更强和抗干扰能力更强等优点。
　　在供暖补水控制系统设计时,首先对工业控制领域中常用控制策略在供暖补水系统中的使用进行了分析,通过分析比较并结合本供暖补水系统的特点,本文采用前馈-串级控制策略对供暖补水压力进行控制。其次,根据前馈控制理论、串级控制理论和模糊控制理论设计了前馈-串级控制系统,并对控制系统中重要参数的整定进行了说明。最后,在MATLAB仿真工具中对供暖补水系统进行仿真分析,仿真结果表明:对补水压力进行控制时,使用以模糊控制器作为副控制器的前馈-串级控制系统较传统的PID控制动态性能更优、适应能力更强、抗干扰能力更强。
　　在实际供暖系统中,使用参数自适应模糊PID控制和前馈-串级控制系统代替传统的PID控制后,供水压力和补水压力波动范围更小、动态调节过程时间更短,增强了控制系统的适应能力和抗干扰能力,提高了换热系统的换热效率。

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目录

1 绪论

1.1 课题研究背景和意义

1.2 国内外研究现状分析

1.3 课题主要研究内容

2 供暖系统介绍

2.1 供暖系统组成及控制要点

2.2 供暖系统特点

2.3 供暖系统模型介绍

2.4 本章小结

3 供暖供水控制系统设计

3.1 供暖供水控制方案论证

3.2 参数自适应模糊PID控制器设计

3.3 供暖供水系统重要参数整定

3.4 供暖供水系统仿真分析

3.5 本章小结

4 供暖补水控制系统设计

4.1 供暖补水控制方案论证

4.2 前馈控制器设计

4.3 串级控制系统设计

4.4 前馈-串级控制系统参数整定

4.5 供暖补水系统仿真分析

4.6 本章小结

5 供暖自动化控制系统介绍

5.1 PLC控制系统介绍

5.2 触摸屏监控系统介绍

5.3 本章小结

6 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望未来

致谢

参考文献

附录 研究生期间的研究成果